基于动态子结构法的复合材料加筋板的振动特性

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1、第34卷第6期2016年12月中国民航大学学报JOUI矾ALOFCI、，Ⅱ。AⅥ魄TIoNI刑IVERSITYoFC皿叭AVol-34No．6DeceInber2016基于动态子结构法的复合材料加筋板的振动特性钱若力，王瑞鹏，李顶河(中国民航大学航空工程学院，天津300300)摘要：采用动态子结构法中的固定模态综合法研究复合材料加筋板的振动特性。首先，基于逐层／实体元方法建立板和加强筋两个子结构的控制方程。然后．在固定界面下建立子结构的模态空间并将其控制方程转换成模态空间下的控制方程。最后，根据板和加强筋相互连接区域的内力平衡和位移协调条件，建立固定界面模态下的总体控制方程

2、。通过数值算例将本文方法与MSC软件分析结果进行对比．从而论证该方法的正确性。此外，还对复合材料加筋板进行自由振动分析，研究结果对于分析加筋板结构具有一定的指导意义。关键词：动态子结构法；固定界面模态综合法；加筋板；自由振动；复合材料中图分类号：TB332文献标志码：A文章编号：1674—5590(2016)06一0038—05Free订brationanalysisofstiI托nedcompositeplatestructureb蹴dondynamicsubstructuremethodQ伪ⅣR“oZi，肜AⅣGRⅡ咖en岛￡，Din办e(coffege旷，4ero，姗

3、斑耐E画聊e一％甜UG，n删汛3003∞吼iM)Abstract：Fixed-imed'acemodalsynthesistechniquebasedondynamicsubstnlcturemethodisusedtoanalyzefreevibmtionpeTfo兀Ilanceofstiffenedplatestmcture．Firstofall，govemingequationsofplateandstifkneIsaI℃establishedbasedonlayelwise／solidelement．Andthen，substmctures’modalspaceis

4、establishedandgovemingequationsareconVertedintoequationsundermodalspace．Finally’basingongovemingequationsofplateandsti缸-eners，the6nialgoveminge(iuationofstiffenedplateisassembledbyusingcompatibilityconditions，whichisusedtoensurethecompatibilityofdisplacementsattheinted．acebetweenplateandst

5、iff．eners．NumercalresultsoftIlepmposedmethodarecomparedwiththoseobtainedf南m6niteelementsoftwareMSC，andgoodagreementsareachieVed．Inaddition，aseriesofnumericalanalysesareconductedtofunherexplorefreevibrationanalysisofcompositestif玷nedplatestmcture．Conclusionderivedf而mthisstudyisexpectedtobeu

6、sefulfbrstiffenedplatestnIctureanIysis．KeywordIs：dynamicsubstmcturemethod；6xed—interfacemodalsynthesistechnique；sfifknedplate；freevibration；com—Dositematerial在工程应用领域，有限元法在结构性能分析方面具有很强的通用性，但对于比较复杂且细致的大型结构，在进行有限元划分时，需对结构进行较为稠密的网格离散，此时对结构进行分析所需计算量大，尤其是求解频率和振型的特征值问题，因此有必要引入动态子结构法(DsM，dynamicsu

7、bstmcturemethod)，以降低结构分析时所需庞大的计算量。该方法是对大型复杂结构系统进行动力分析的有效方法，且已成为一种常规方法”】。动态子结构法具有大幅降低计算成本的优势，因此在航空运载器、核反应装置、地面建筑以及复杂机械设备等设计和分析方面得到广泛应用【3]。按照子结构低阶模态参数的不同，动态子结构法可分为自由界面、固定界面和混合界面等3类模态综合法。固定界面模态综合法在用子结构中低阶模态信息表示高阶模态信息时，不存在因刚体模态所导致的奇异刚度阵求逆问题，计算过程简单，应用较广泛【41。Hunv[5】