【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于计算力学中的算法计算，具体涉及一种适用于分析非圆截面构型柱壳振动特性的半解析方法。
技术介绍
1、作为航空航天设备的重要组成部件，具有轻质高强特性的壳体结构一直备受关注。与此同时，随着在设计中对多场耦合作用考虑的日益完善，以及设备制造水平的不断发展，复杂构型壳体在航空航天领域中的应用也变得越来越常见。比如在发动机排气系统使用的波瓣喷管引射混合式红外抑制系统中，其相关部件波瓣喷管就具有非常复杂的几何构型[1-3]。对于这些具有复杂型面的结构，其曲率参数往往不再保持为常值，工程师们只能借助于有限元等数值方法对其进行求解，传统的解析方法通常无法处理这类结构。
2、由于轻质高强且具有优异的承载性能，同时还具备良好的空间利用率，柱壳结构在航空航天航海等工程中都得到了广泛的应用。圆柱壳是其中最为常见的一类柱壳结构，与之相关的研究不胜枚举，甚至在大量的专著中都有专门的章节对其进行介绍[5-7]。长期以来，得益于实际工程中的广泛应用，与圆柱壳相关研究的热度一直得以保持。早期的相关研究，主要关注于各向同性材料圆柱壳结构的分析[8-11]。随着计算方法与材料科学的进步，越来越多的工作开始在结构的基础上，结合在实际中的材料应用，研究不同材料构成对于圆柱壳性能的优化与提升，比如典型的功能梯度材料、复合材料以及其它先进材料[12-15]。在这些研究之中，振动相关的问题是其中的一个重要分支。结构振动分析是工程领域中非常重要的一项工具。首先，通过振动分析，工程师可以了解柱壳结构的固有振动特性[16]，从而应用于优化结构设计，减少共振
3、目前对于柱壳结构的研究，大多数都集中于圆柱壳结构。一方面是由于圆柱壳结构在工程实际中确实有着极为广泛的应用，另一方面也得益于圆柱壳结构相对较为简单的几何构型。对于圆柱壳结构而言，其曲率相关参数和lamé系数都是常数。因此，圆柱壳环向的振型相对简单，通常直接采用三角函数进行描述。但是，对于非圆截面的柱壳而言，由于环向曲率是随着角度坐标变化的，因此相应的环向振型也会变得更为复杂。在文献[20]中采用传递矩阵法给出的计算结果表明，即使是构型具有环向周期特性的非圆柱壳，其环向振型也大多不再具有环向周期性，这个结果初步的展示了非圆柱壳结构振型的复杂特性。对于复杂构型结构而言，其本质还是在于如何对构型参数变化的复杂结构进行准确的建模。作为构型与圆柱壳极为近似的非圆柱壳结构，椭圆柱壳也受到了研究者的关注[21-23]。bochkarev等人[24]研究了含流椭圆柱壳的自由振动与稳定性问题。kumar和patel[25]通过实验结合有限元方法，研究了椭圆柱壳在横向谐波激励下的非线性动力响应，在实验考虑的激励范围内，结果展现了椭圆柱壳的软化非线性。总体而言，目前对于复杂截面柱壳的解析研究仍然非常少见，主要的困难在于变曲率构型所引起的振型复杂化。针对这类变参数的问题，采用小波基函数具有非常显著的优势，因为小波基函数具有局域性质，所以可以有效地捕捉结构在参数剧烈变化区域的响应。一些常用的小波基函数包括haar wavelets、mexican hat wavelets、以及gaussian wavelets等[26-32]。其中基于gaussian wavelets的gaussian expansion method，已经被deng等人[33-35]成功应用于变厚度板壳结构的相关研究分析中，并且取得了一系列非常理想的成果。
技术实现思路
1、为了解决上述存在的问题，本专利技术提出：一种适用于分析非圆截面构型柱壳振动特性的半解析方法，包括如下步骤：
2、s1、建立数学模型：对非圆截面进行几何描述；
3、s2、对薄壁非圆壳体的能量进行描述；
4、s3、确定薄壁非圆柱壳的振型和频率。
5、本专利技术的有益效果为：本专利技术发展了一种适用于处理环向变曲率柱壳结构的半解析方法。该方法在gaussian expansion method基础上，将基函数的平移参数直接与物理求解域关联，并利用小波函数的局部性质引入了带宽处理过程，简化了矩阵元素的积分处理过程，有效提升了求解效率。
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1.一种适用于分析非圆截面构型柱壳振动特性的半解析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的适用于分析非圆截面构型柱壳振动特性的半解析方法，其特征在于，所述步骤S1中，建立光滑非圆截面，给定其函数表达式为：r＝r(R0,δ,N,p,θ)，其中R0，δ，N，p和θ分别为最大半径，半径比(δ＝Rmin/R0)，波瓣数目，波瓣形状参数以及角度坐标，对于非圆截面的具体函数表达式为：
3.如权利要求1所述的适用于分析非圆截面构型柱壳振动特性的半解析方法，其特征在于，所述步骤S2中，薄壁非圆壳体的能量描述如下：
4.如权利要求1所述的适用于分析非圆截面构型柱壳振动特性的半解析方法，其特征在于，所述步骤S3中，薄壁非圆柱壳振型和频率的确定如下：
【技术特征摘要】
1.一种适用于分析非圆截面构型柱壳振动特性的半解析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的适用于分析非圆截面构型柱壳振动特性的半解析方法，其特征在于，所述步骤s1中，建立光滑非圆截面，给定其函数表达式为：r＝r(r0,δ,n,p,θ)，其中r0，δ，n，p和θ分别为最大半径，半径比(δ＝rmin/r0)，波瓣数目，...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁学刚，许杰，赵振涛，张文正，赵巍，
申请(专利权)人：大连民族大学，
类型：发明
国别省市：
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