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水下环肋圆柱壳的自由振动特性分析

张华  
【摘要】:环肋圆柱壳结构是工程实际中经常使用的结构形式,如潜艇耐压壳、海洋平台桩腿等。研究它的静力和动力性能具有实际的工程意义。环肋圆柱壳在各类海洋结构物中使用的越来越多,对它的疲劳、声辐射和动态响应的研究也得到了重视。而环肋圆柱壳的自由振动是研究疲劳、声辐射和动态响应的基础。 本文以Flügge壳体理论为基础,推导了环肋圆柱壳的运动方程。在两端简支的边界条件下,推导出基于正交异性理论的自由振动特征方程;使用模态分离的方法,推导出位移和变形协调条件的自由振动方程。比较的两种方法的差异。详细讨论了环肋的几何参数和材料属性对环肋圆柱壳自由振动的影响。 在环肋圆柱壳运动方程的基础上,考虑流场对壳体振动的影响,从静压力和动压力两方面进行分析。首先,推到得环肋圆柱壳的屈曲方程和静水压作用下的振动方程。其次,分析静水压力对环肋圆柱壳屈曲和振动的影响。运用Helmholtz方程对推导出无限流场中有限长圆柱壳表面压力的表达式。建立水下环肋圆柱壳的振动方程,对流场中的环肋圆柱壳振动特性进行了分析,讨论流场动压力对圆柱壳振动的影响。


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