中心典型形状开口的矩形薄板自由振动特性分析
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薄板结构的自由振动特性分析薄板结构是指在某一方向上的尺寸远小于其余两个方向上的尺寸的结构形式。
由于其特殊的构造形式,薄板结构在振动特性方面具有一些独特的特点。
本文将分析薄板结构的自由振动特性,并探讨其对结构性能的影响。
一、薄板结构的基本特征薄板结构的基本特征包括平面配置、尺寸远小于波长以及弯曲和拉伸变形较大等。
薄板结构的平面配置可以是矩形、梯形、圆形或其他形状,其尺寸与波长之比小于1/10,即满足薄板假设。
由于其尺寸较小,薄板结构在受到外力激励时会发生弯曲和拉伸变形,而非刚性平面结构。
二、薄板结构的自由振动模态在没有外界激励作用下,薄板结构可以自由振动。
自由振动模态是指结构在不受约束情况下的振动形态,也是振动的固有形态。
薄板结构的自由振动模态是通过求解结构的固有值问题而得到的。
薄板结构的自由振动模态可以分为弯曲模态和拉伸模态。
弯曲模态是指结构在振动时呈现出的弯曲形态,而拉伸模态是指结构在振动时呈现出的拉伸形态。
通过求解偏微分方程和应用适当的边界条件,我们可以得到薄板结构的振动模态,进而得到结构的共振频率。
三、薄板结构的自由振动特性薄板结构的自由振动特性包括共振频率、振动模态和共振节点。
共振频率是指结构在自由振动时达到最大振幅的频率,是结构固有的特性。
振动模态描述了结构振动时的形态,可以通过模态形状和模态序号来表示。
共振节点是指结构在振动时处于最小振幅的位置,是结构中的固定点。
薄板结构的自由振动特性受到结构尺寸、材料性质和边界条件等因素的影响。
结构尺寸越小,振动频率越高;材料的刚度和密度越大,振动频率越高;边界条件的约束程度越大,振动频率越高。
因此,在设计薄板结构时需要充分考虑这些影响因素,以确保结构在正常工作条件下具有良好的振动特性。
四、薄板结构的应用领域薄板结构的振动特性分析在工程设计和科学研究中具有广泛的应用。
薄板结构的自由振动特性可以用于结构的设计优化和结构参数估计。
通过分析结构的振动模态和共振频率,可以确定结构的固有振动形态和工作频率范围,从而为结构的设计和使用提供依据。
各向异性矩形板自由振动的一般解析解法
各向异性矩形板自由振动是一种常见的力学问题,它涉及到矩形板的振动及其影响因素。
本文将介绍各向异性矩形板自由振动的一般解析解法。
首先,我们需要确定矩形板的几何参数,包括长度L、宽度W、厚度h以及材料参数,如
板的弹性模量E、泊松比μ等。
其次,我们需要确定矩形板的自由振动模态,即矩形板的振动形式。
一般来说,矩形板的
自由振动模态可以分为两类:一类是横向振动模态,即矩形板在横向方向上的振动;另一类是纵向振动模态,即矩形板在纵向方向上的振动。
最后,我们需要求解矩形板的自由振动方程,即求解矩形板的振动频率和振幅。
一般来说,矩形板的自由振动方程可以用拉普拉斯变换法求解,即将矩形板的自由振动方程转换为拉
普拉斯变换的形式,然后求解拉普拉斯变换的结果,从而得到矩形板的振动频率和振幅。
总之,各向异性矩形板自由振动的一般解析解法包括确定矩形板的几何参数和材料参数,确定矩形板的自由振动模态,以及求解矩形板的自由振动方程。
通过这种解析解法,我们
可以获得矩形板的振动频率和振幅,从而更好地了解矩形板的振动特性。
正交各向异性矩形板的自由振动特性分析曾军才;王久法;姚望;于涛【摘要】An improved Fourier series method was proposed to develop the transverse vibration model of orthotropic rectangular plates and derive the matrix equation which is equivalent to governing differential equations.An analytical solution for vibration of plates with general elastic boundary conditions was provided.The vibration displacement was solved as the linear combination of a double Fourier cosine series and an auxiliary series.The use of these supplementary series is to solve the discontinuity problem encountered in the partial differentials of displacement function along the edges. The vibration mode characteristics were obtained by solving the eigen values of the matrix.Several numerical examples were given and the comparison of the results with those of the available literature validates the convergence and correctness of the method.%采用改进 Fourier 级数方法,建立了正交各向异性矩形薄板的弯曲振动模型,推导出与振动控制方程等价的矩阵方程,得到控制方程在任意边界条件下的解析解。
任意四边形板的振动问题任意四边形板的振动问题引言:振动是物体在作用力的作用下,围绕平衡位置来回运动的现象。
振动问题是物理学中一个重要的研究领域,它涉及到各种不同形状和材质的物体。
本文将讨论任意四边形板的振动问题,探讨其振动模式和频率。
一、四边形板的基本特性四边形板是指具有四个不同长度的边和四个不同角度的角的平面形状。
它可以是矩形、平行四边形、梯形等等。
不同形状的四边形板具有不同的振动特性,因此我们需要分别研究它们。
二、矩形板的振动问题矩形板是最简单的四边形板,它具有两个相等的对边和四个直角。
矩形板的振动可以分为两个方向:横向和纵向。
横向振动是指板的两个对边同时向内或向外运动,而纵向振动是指板的两个直角边同时向内或向外运动。
对于矩形板的振动问题,我们可以利用波动方程和边界条件来求解其振动模式和频率。
三、平行四边形板的振动问题平行四边形板是具有两组平行边和四个不等角的四边形板。
它的振动模式和频率与矩形板类似,但是由于其不等边和不等角的特性,振动模式更加复杂。
平行四边形板的振动可以分为两个方向:横向和纵向。
横向振动是指板的两个平行边同时向内或向外运动,而纵向振动是指板的两个不等角边同时向内或向外运动。
对于平行四边形板的振动问题,我们同样可以利用波动方程和边界条件来求解其振动模式和频率。
四、梯形板的振动问题梯形板是具有两组平行边和四个不等角的四边形板。
它的振动模式和频率与平行四边形板类似,但是由于其不等边和不等角的特性,振动模式更加复杂。
梯形板的振动可以分为两个方向:横向和纵向。
横向振动是指板的两个平行边同时向内或向外运动,而纵向振动是指板的两个不等角边同时向内或向外运动。
对于梯形板的振动问题,我们同样可以利用波动方程和边界条件来求解其振动模式和频率。
结论:任意四边形板的振动问题是一个复杂而有趣的研究领域。
不同形状的四边形板具有不同的振动特性,因此我们需要分别研究它们。
矩形板、平行四边形板和梯形板是最常见的四边形板,它们的振动模式和频率可以通过求解波动方程和边界条件来得到。
弹性薄板的自由振动分析弹性薄板是一种常见的结构,广泛应用于建筑、航空航天等领域。
在设计和使用过程中,了解弹性薄板的自由振动特性对于保证结构的稳定性和可靠性至关重要。
本文将对弹性薄板的自由振动进行分析。
首先,我们需要了解什么是自由振动。
自由振动是指在没有外界干扰的情况下,结构在初始位移和初始速度的作用下,按照固有频率和模态形态进行振动。
对于弹性薄板而言,其自由振动可以通过求解其振动方程来得到。
弹性薄板的振动方程可以由拉普拉斯方程和边界条件推导得到。
拉普拉斯方程描述了薄板的平衡状态,边界条件则决定了薄板的振动模态。
通过将拉普拉斯方程和边界条件代入,可以得到薄板的振动方程。
对于简支边界条件的薄板,其振动方程可以写作:∇^4w + k^4w = 0其中,∇^4表示拉普拉斯算子的四次方,w表示薄板的位移函数,k表示振动频率的参数。
通过求解这个振动方程,可以得到薄板的振动模态和频率。
在实际求解过程中,可以采用分离变量法来解决这个振动方程。
通过假设位移函数可以表示为各个坐标的乘积形式,将其代入振动方程,再对各个坐标进行分离变量,可以得到一系列的常微分方程。
通过求解这些常微分方程,可以得到薄板的振动模态和频率。
薄板的振动模态是指薄板在不同频率下的振动形态。
每个振动模态对应着一个特定的频率和振动形态。
通常情况下,薄板的振动模态是以正交的方式存在的,即不同振动模态之间没有相互干扰。
这意味着,薄板的振动可以看作是各个振动模态的叠加。
薄板的振动频率与其几何形状和边界条件密切相关。
不同的几何形状和边界条件会导致不同的振动频率。
对于给定的薄板,可以通过求解振动方程得到其特征值,即振动频率的平方。
通过对这些特征值进行排序,可以得到薄板的振动频率。
薄板的自由振动分析对于结构的设计和使用具有重要意义。
首先,通过了解薄板的自由振动特性,可以避免共振现象的发生。
共振是指外界激励频率与结构的固有频率相匹配,导致结构振幅急剧增大的现象。
四边固支矩形薄板固有振动的理论计算和有限元分析四边固支矩形薄板是一种典型的结构,其固有振动特性的计算对于结构的稳定性以及对外载荷的响应有着重要的影响。
本文将从理论计算和有限元分析两个方面来探讨四边固支矩形薄板的固有振动特性。
一、理论计算在理论计算中,四边固支矩形薄板的固有振动频率可以通过以下公式进行计算:f_n = (C_n^2 + D_n^2)^0.5 / (2πt)^0.5 * (EH^3/12ρ(1-μ^2)),其中,f_n为第n阶固有频率;C_n和D_n分别为第n阶水平和竖直模态振型的振幅比;t为薄板厚度;E为材料的弹性模量;H为矩形薄板的一侧长度;ρ为材料的密度;μ为材料的泊松比。
根据上述公式,我们可以对四边固支矩形薄板进行理论计算,得出其固有振动频率,并根据振动模型分析结构的稳定性以及响应能力。
二、有限元分析在有限元分析中,我们可以通过建立合适的有限元模型,利用求解振型特征值和振型模态来得出四边固支矩形薄板的固有振动特性。
有限元分析的主要步骤包括:1.建立有限元模型:根据实际结构情况,选择合适的有限元支撑和单元类型,对结构进行离散化网格化处理,建立结构有限元模型。
2.确定边界条件:对于固支矩形薄板,边界条件为四边界固定支撑。
3.求解特征值和振型:对于固有振动频率,我们可以通过求解振型特征值和振型模态来得出。
4.分析特征值和振型:得出固有振动频率,我们可以进一步分析与理论计算结果的一致性,同时还可以分析振型特征值与振型模态,进一步了解结构的稳定性和响应能力。
通过有限元分析,我们可以更加精确地了解四边固支矩形薄板的固有振动特性,为结构设计和应用提供更加实际的参考依据。
总之,四边固支矩形薄板的固有振动特性对于结构稳定性和响应能力有着重要的影响。
通过理论计算和有限元分析两个方面的探讨,我们可以更好地理解并应用这一结构特性。
为了更加深入地了解四边固支矩形薄板的固有振动特性,我们可以从以下几个方面进行数据的收集和分析:1. 材料弹性模量与密度:材料的弹性模量和密度直接影响到四边固支矩形薄板的固有振动频率。
一般边界条件下矩形薄板振动声辐射特性分析朱理;范鑫;庞福振;缪旭弘【摘要】Based on the theory of plates, a new method called Improved Fourier Series Method (IFSM) is presented to study the vibration and acoustic characteristics of rectangular plates with arbitrary boundary conditions. The plate admissible functions is presented, which is invariantly sought as an improved Fourier cosine series, and a sine series is introduced to overcome the discontinuities of the structure. And then the Lagrange equation is established according to the principle of the minimum potential energy. Finally, by us-ing the Rayleigh-Ritz technique the vibration characteristics can be easily acquired. Under these circum-stances, with the help of Rayleigh integral formula, the expressions of sound pressure and acoustic power are derived. The effects of structural parameters and boundary conditions that have great impact on the acous-tic radiation are also studied. The comparisons among numerical simulation results, which obtained with FEM and reposed in literatures, validate the correctness of the method.%基于改进傅立叶级数方法,将矩形板振型函数表示为包含正弦三角级数的改进傅立叶级数,从而有效地克服结构在边界处存在的不连续性,建立了一般边界条件下矩形薄板结构振动声辐射的分析方法,并对薄板结构的振动声辐射特性进行了研究。
基于能量泛函的开口矩形板自由振动特性分析李凯;何书韬;吴国民;毛艺达;李天匀【摘要】This article based on the energy functional method to establish a free vibration analysis model and calculate the natural frequency of rectangular plate with an opening.When considering the openin g,only a quarter of the plate is available by using symmetry and antisymmetry conditions,which is divided into three regions.Then find connections between regions through continuity conditions ofdisplacement.Displacement field is simulated by beam functions and get the overall energy function.After that,natural frequencies are obtained by solving dispersion characteristic equations yielding by variational method.The results show that the accuracy of the method by comparison.The method provides theoretical foundation on the issue of vibration of rectangular plate with opening and problem related.%基于能量泛函方法,建立了开口矩形板自由振动分析模型.计算了开口矩形板的固有频率和振型函数.在处理开口问题时,利用对称性和反对称性只研究四分之一块板,并将其分割成三个区域,通过位移连续条件建立区域之间的联系,并用梁函数模拟位移场,最终得到整体能量泛函.对其变分后得到广义特征值矩阵方程,求解方程可以求出各阶固有频率.结果对比表明本文方法的准确性,为在方案设计阶段快速分析开口矩形板振动及其相关问题提供了理论基础.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2017(036)011【总页数】5页(P161-165)【关键词】开口矩形板;梁函数;能量变分;固有频率【作者】李凯;何书韬;吴国民;毛艺达;李天匀【作者单位】中国舰船研究设计中心,武汉430064;中国舰船研究设计中心,武汉430064;中国舰船研究设计中心,武汉430064;华中科技大学船舶与海洋工程学院,武汉430074;华中科技大学船舶与海洋工程学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】U663.4含开口矩形板在工程领域中有广泛地应用,大量的被应用在航空、船舶、机械制造等领域。