前言
加筋圆柱壳结构具有较高的比刚度和比强度,在工程中得到了广泛应用,例如火箭、导弹、卫星等装备的主承力结构均为加筋圆柱壳结构。然而在对加筋圆柱壳类结构进行分析计算时,模型本身的复杂性往往导致计算工作量异常庞大,因此对其进行有效的动力学等效建模至关重要。为了研究加筋圆柱壳结构的动力学特性及分析,本课题将研究加筋圆柱壳结构的动力学等效建模方法。
相关文献的研究现状
薄壁圆柱壳类结构是一种在各类工程中被广泛采用的结构形式,此类结构主要承受轴压载荷的作用,而对圆柱壳体采用加筋的形式可以使其抗弯、抗剪和抗扭等力学性能得到有效提高。振动特性在加筋圆柱壳结构设计中至关重要。圆柱壳的加筋方式很多,目前比较主流的的有以下几种:
正交加筋圆柱壳
45°斜置正交加筋圆柱壳
Isogrid加筋圆柱壳
各向异性网格加筋圆柱壳
现有的对加筋壳体的刚度等效分析方法主要有以圆柱壳结构等效为主的等效静力梁模型、等效厚度模型、超梁降阶模型等,以点阵板结构的等效为主的体元法、渐近均匀化方法等,以及以夹层结构等效为主的单层模型、多层模型、高阶剪切理论计算模型等。下面是其中几种重要等效模型的发展。
2.1 梁壳模型等效法
对于传统加筋圆柱壳,结构力学[1]教材中给出了面积和刚度等效方案,但对于桁条与壳体之间的力学作用原理,以及桁条的实际物理意义并没有阐述明确。且在现实的工程应用中此结构的低阶频率要求较高,教材中的等效方案不能有效地满足其需求。文献[2]给出了蒙皮加筋圆柱壳的三种弯曲刚度计算模型,其中等厚度模型便于工程应用但存在临界厚度现象。变厚度模型和梁-壳模型则避免了此缺陷。三种计算模型的解析解与有限元计算结果证明了其分析过程和理论模型的合理性。
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