利用波动法研究曲梁结构中的波形转换和能量传递.pdfVIP

振动与冲击 ANDSHOCK Vol-31No．8 第31卷第8期 JOURNALOFVIBRAllON 2012 利用波动法研究曲梁结构中的波形转换和能量传递 黄修长，徐时吟，章振华，张志谊，华宏星 (上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240) 摘要：基于Fhgge理论，建立薄壁均质常曲率曲梁面内运动6阶微分控制方程，得到曲梁频散特性曲线与6种 波轴向位移和径向位移的比值，推导位移内力响应表达式及物理域和波数域的变换矩阵。利用波的传递和反射矩阵对曲 梁及半无限长直梁耦合时的能量传递系数与反射系数进行求解分析。对半无限长直梁中给定的拉伸波或弯曲波入射，得 到与频率、曲率半径及伸展角度相关的各种波传递和反射的能量系数表达式。数值结果表明．纵波与弯曲渡在经过曲梁 结构之后发生波形转换．研究能最传递与反射系数随频率、伸展角度，曲梁曲率半径和截面尺寸比的变化。结果表明，无 限长直梁和曲粱耦合系统中，低频时，经过曲梁反射及传递后的弯曲波与纵波会相互转化；高频时弯曲波与纵波内能无散 射地通过曲梁进行传播。为改善高频时曲梁中能量衰减效果，在曲梁结构中插入单个、多个中间支撑或阻振质茸块时的 能量传递和反射系数。结果表明，阻振质最块能很好地阻止高频时曲梁中能量的传递，对周期分布的多个阻振质量块，能 量传递系数随频率的变化存在周期结构的阻带特征。这些研究结果可为曲梁结构的设计提供定性的理论基础。 关键词：曲粱；波动法；频散特性；波形转换；能量传递和发射系数 中图分类号：0326 文献标识码：A in modeconversionand ofwave wave transmissionofcurvedbeams Applicationapproach energy HUANG Zhen—hua，ZHANG Xiu-chang，XUShi-痂，ZHANG Zhi—y／，HUA舶昭-．班，lg State ofMechanicaland 200240，China) (The KeyLaboratory SystemVibration，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai six—order differentialwerederivedtodescribe motionofa Abstract：The thin．uniform， coupled equations in-plane with curvaturebasedon curvedbeam constant Flugges domainwere transmissionandreflection derived．Energy and basedOnthewave coefficientsforthe betweenacurvedbeam a semi—infinite