轴向运动自由梁动力学响应研究

作     者：郑现亮 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩广才

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：自由梁 集中质量 振动 流固耦合 

摘      要：在现代战争中,潜射导弹越来越受到世界各国的关注。在潜射导弹的发射过程中,其结构的振动问题直接影响到其能否成功发射,因此,对潜射导弹振动问题进行研究有重要的现实意义。本文将潜射导弹简化为带有集中质量自由梁来研究。本文给出了带有集中质量自由梁纵向振动的精确求解方法,采用Laplace变换法求解自由梁纵向振动的运动方程,得到带有集中质量自由梁纵向振动固有频率和主振型的解析解,并给出了自由梁纵向振动特性与集中质量大小和位置的关系;采用假设模态法,研究了带有集中质量自由梁在简谐力作用下的纵向振动动态响应。利用集中质量法,研究了带有集中质量自由梁的横向振动特性,得到了自由梁横向振动的前两阶固有频率和主振型,应用MATLAB软件对前两阶主振型进行了曲线拟合,并研究了集中质量大小和位置对自由梁横向振动特性的影响;采用假设模态法,研究了带有集中质量自由梁在横向集中力作用下的横向振动动响应。基于Hamilton原理,给出了轴向运动自由梁纵向和横向振动的动力学方程,通过有限元素法对轴向运动自由梁动力学方程离散得到总体离散动力学方程,通过数值仿真,分析了集中质量位置和大小对自由梁纵向和横向振动的影响,得到与前文相同的结论;采用Newmark法,求解得到自由梁系统纵向和横向振动的动响应。本文采用ansys workbech软件,建立了自由梁出水过程的流固耦合分析系统,得到不同深度发射时自由梁的位移、速度、流体作用力的变化规律,以及不同时刻自由梁应力分布。