旋转几何非线性复合材料薄壁梁自由振动特性的研究

《旋转几何非线性复合材料薄壁梁自由振动特性的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、论文题目：旋转几何非线性复合材料薄壁梁自由振动特性研究作者姓名：孙丙磊入学时间：2009年9月专业名称：矿山装备与研究方向：矿业装备机电液控制工程控制技术指导教师：任勇生职称：教授论文提交日期：2012年5月论文答辩日期：2012年6月2日授予学位日期：STUDYONCHARACTERISTICSOFROTATINGGEOMETRYNONLINEARTHIN-WALLEDCOMPOSITEBEAMFREEVIBRATIONADissertationsubmittedinfulfillmentofthere

2、quirementsofthedegreeofMASTEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybySunBingleiSupervisor:ProfessorRenYongshengCollegeofMechanicalandElectronicEngineeringMay2012声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机

3、关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualific

4、ationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要旋转复合材料薄壁梁，是由风力机叶片简化而来一类重要的结构模型，其结构动力学特性和稳定性研究具有理论与实用价值。然而，目前关于旋转复合材料薄壁梁的动力学研究仅限于小变形下的线性固有振动特性分析。本文通过理论建模与数值计算，研究具有几何非线性的旋转复合材料薄壁梁的自由振动问题。在引入VonKármán几何非线性的基础上，基于变分渐进法（VariationalAsymptoticMet

5、hod-VAM）和Hamilton原理，导出旋转几何非线性复合材料薄壁梁的自由振动偏微分方程组。采用Galerkin法将偏微分形式的振动方程组化为广义坐标表示非线性常微分方程组。采用四阶龙格-库塔法对非线性常微分方程组进行数值积分，针对周向均匀刚度配置(CircumferentiallyUniformStiffness-CUS)和周向反对称刚度配置(CircumferentiallyAntiSymmetric-CAS)构型旋转复合材料薄壁梁进行数值计算与分析，揭示了铺层角、铺层方式和转速对薄壁梁振动响应随

6、时间变化规律的影响，并将非线性时域响应和线性时域响应曲线做了比较。根据谐波平衡法，建立几何非线性旋转复合材料薄壁梁的振动幅值和非线性固有频率关系，并将上述关系化为非线性特征值问题，采用迭代算法进行数值求解。分析了CUS构型几何非线性旋转复合材料薄壁梁振动幅值随前三阶非线性固有频率的变化规律，揭示了铺层角、旋转速度对非线性振动固有频率-振幅关系的影响。关键词：几何非线性；复合材料薄壁梁；旋转梁；自由振动；时域分析；频域分析山东科技大学硕士学位论文摘要ABSTRACTRotatingcompositethin

7、-walledbeamisakindofimportantstructuremodelwhichissimplifiedfromwindturbineblade.Thestudyofdynamicscharacteristicandstabilityforthementioned-abovestructureshastheoryandpracticalvalue.However,atpresentthedynamicalstudyofrotatingcompositethin-walledbeamisli

8、mitedtoonlylinearanalysisofnaturalvibrationcharacteristicundertheassumptionofsmallelasticdeformationbeam.Inthisdissertation,freevibrationproblemsoftherotatingcompositethin-walledbeamwithgeometricnonlinearityisstudie