成任意角度連接的有限尺寸板結構振動響應計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及結構振動響應技術領域，具體為成任意角度連接的有限尺寸板結構振 動響應的定量計算方法。
【背景技術】
[0002] 成任意角度連接的有限尺寸板結構形式，如"L"型板、"T"型板和箱型結構等，在 工程中具有廣泛的應用。當連接板結構受到外界激勵時，振動產生的振動波傳遞到結構連 接處會發生波形變換，進而向其他子結構進行傳遞，從而導致整個結構發生振動。因此研宄 連接板結構中的振動特性對探明工程結構的振動機理有重要的工程意義。
[0003] 以往研宄者采用波動法分析L型板結構的振動功率流特性。一般將L型板劃分為 三個區域，考慮連接處、邊界條件的連續條件，建立整個結構的振動控制方程，進而獲得各 位置處的振動響應，因而計算精度較高。然而對于任意角度連接的有限尺寸板結構，該方法 需要定義更多的位移解未知系數，同時由于連續條件的增多會導致指數運算的增加，可能 會導致計算精度的下降。因此，迫切需要一種計算量適當、精度較高，且能在寬頻帶內計算 成任意角度連接的有限尺寸板結構振動響應的定量計算方法。
【發明內容】
[0004] 為解決現有方法隨分析頻率的升高、模型子系統的增加，計算量越大、計算精度越 低的不足，本發明提出了一種確定成任意角度連接的有限尺寸板結構振動響應的計算方 法。
[0005] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0006] 提供一種成任意角度連接的有限尺寸板結構振動響應的定量計算方法，包括以下 步驟：
[0007] 步驟1 :以連接處和力激勵處為邊界，將成任意角度連接的有限尺寸板結構劃分 為多個子結構；
[0008] 步驟2 :獲取連接板結構的結構參數和激勵參數，所述結構參數包括多個子結構 的幾何尺寸和材料特性參數；激勵參數包括激勵力的幅值及分布位置；
[0009] 步驟3 :根據獲取的結構參數和外激勵參數，構建子結構的位移和內力在局部對 偶坐標系下的波動解形式；
[0010] 步驟4:根據波動解形式以及子結構在力激勵處、邊界處和連接處的連續條件，建 立整個板結構模型的耦合振動控制方程；
[0011] 步驟5 :根據耦合振動控制方程求解獲得成任意角度連接的有限尺寸板結構振動 響應和功率流。
[0012] 本發明所述的方法中，所述波動解形式包括子結構在其局部對偶坐標系中的位移 狀態向量表達式和內力狀態向量表達式。
[0013] 本發明所述的方法中，步驟4具體包括以下步驟：
[0014] 根據子結構在力激勵處、邊界處和連接處的連續條件，建立多個連接處的振動波 傳遞關系；
[0015] 建立整個結構模型的耦合振動控制方程，將所有振動波傳遞關系的傳遞矩陣整合 到一起，得到耦合板結構的整體轉換關系d = Sa+s，其中d和a分別表示耦合板結構中所有 的離開波和到達波的未知波幅向量，S為耦合板結構的整體傳遞矩陣，s為由于外激勵的存 在產生的波源矢量。
[0016] 本發明還提供了一種成任意角度連接的有限尺寸板結構振動響應的定量計算系 統，其特征在于，包括：
[0017] 子結構劃分模塊，用于以連接處和力激勵處為邊界，將成任意角度連接的有限尺 寸板結構劃分為多個子結構；
[0018] 參數獲取模塊，用于獲取連接板結構的結構參數和激勵參數，所述結構參數包括 多個子結構的幾何尺寸和材料特性參數；激勵參數包括激勵力的幅值及分布位置；
[0019] 波動解形式構建模塊，用于根據獲取的結構參數和外激勵參數，構建子結構的位 移和內力在局部對偶坐標系下的波動解形式；
[0020] 耦合振動控制方程建立模塊，用于根據波動解形式以及子結構在力激勵處、邊界 處和連接處的連續條件，建立整個板結構模型的耦合振動控制方程；
[0021] 計算模塊，用于根據耦合振動控制方程求解獲得成任意角度連接的有限尺寸板結 構振動響應和功率流。
[0022] 本發明所述的系統中，所述波動解形式包括子結構在其局部對偶坐標系中的位移 狀態向量表達式和內力狀態向量表達式。
[0023] 本發明所述的系統中，所述耦合振動控制方程建立模塊具體包括：
[0024] 振動波傳遞關系建立模塊，用于根據子結構在力激勵處、邊界處和連接處的連續 條件，建立多個連接處的振動波傳遞關系；
[0025] 方程建立模塊，用于將所有振動波傳遞關系的傳遞矩陣整合到一起，得到耦合板 結構的整體轉換關系d = Sa+s，其中d和a分別表示耦合板結構中所有的離開波和到達波 的未知波幅向量，S為耦合板結構的整體傳遞矩陣，s為由于外激勵的存在產生的波源矢 量。
[0026] 本發明產生的有益效果是：本發明將波動分析方法與局部對偶坐標系相結合，提 供了一種成任意角度連接的有限尺寸板結構振動響應的定量計算方法，運算簡易，易于實 現。動力學模型的建立是基于解析法進行的，這種半解析方法能夠有效提高計算效率，不受 計算頻帶所限。該方法通過建立局部對偶坐標系，避免了指數運算帶來的數值誤差。
【附圖說明】
[0027] 下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：
[0028] 圖1:本發明方法的程序流程圖。
[0029] 圖2:是本發明一個實施例中成任意角度連接的有限尺寸板結構的結構示意圖。 [0030] 圖3:是成任意角度連接的有限尺寸板結構中位移對比圖。
[0031] 圖4:是成任意角度連接的有限尺寸板結構中剪力對比圖。
【具體實施方式】
[0032] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不 用于限定本發明。
[0033] 本發明實施例的成任意角度連接的有限尺寸板結構振動響應的定量計算方法，如 圖1所示，包