复合材料层合圆柱壳波传播和功率流特性的研究

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringCharacteristicsofWavePropagationandPowerFlowinaLaminatedCompositeCylindricalShellCandidate:TanAnquanMajor:DesignandConstructionofNavalArchitectureandOceanStructureSupervisor:AssociateProf.LiuJingxiHuazhongUnive

2、rsityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借

3、阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要由于复合材料的高比刚度和比强度等优点，复合材料圆柱壳已广泛应用于航天、汽车和船舶等各项工程领域。在船舶工程领域中，圆柱壳则被广泛地应用于潜艇和船舶上的各种管道。研究复合材料层合圆柱壳的振动特性和功率流特性，对于降低潜艇结构振动与噪声有着重要的意义。本文系统研究了复合材料层合圆柱壳在真

4、空、充液和水下状态时的波传播和功率流特性。文中首先以真空和流场中无限长复合材料薄壳为研究对象，采用经典层合板壳理论，忽略了沿厚度方向的剪切变形的影响，分别用Love方程和Helmholtz方程描述壳体及声场的波运动。根据壳体微元应力、应变关系推得壳体中的各内力和力矩，并基于圆柱壳-流场的耦合条件，得到了复合材料层合圆柱壳在真空和流场中的运动微分方程。对圆柱壳和流场耦合系统，研究了圆柱壳在真空、内部充液和浸没在流场时的自由及强迫振动。对于自由振动，得到了频散曲线和壳体中各内力传播的能量流，从位移和能量的角度讨论了波的传播特性。同时对复合材料层合圆柱壳在两端不同边界条件下，研究了壳体参数对

5、壳体固有频率的影响。对于受迫振动，采用波形叠加法和加阻尼数值积分法研究了系统的振动能量流的输入和传播特性，并将结果与一般钢壳进行了比较。运用一阶剪切变形理论，放弃Kirchhoff直法线假设，对复合材料增厚圆柱壳的波传播和功率流特性进行了研究。关键词：复合材料圆柱壳振动波传播振动功率流真空圆柱壳充液圆柱壳I华中科技大学硕士学位论文AbstractLaminatedcompositecylindricalshellsarebecomingincreasinglyusedinstructuressuchasspacecraft,automobiles,pressurevesselsandm

6、anyothersbecauseoftheirhighspecificstrengthsandspecificstiffnesses.Inshipengineering,cylindricalshellsarewidelyusedinsubmarinestructuresandallkindsofpipelines.Itissignificantfornoisereductionofthecompositecylindricalshelltostudythecharacteristicsofvibrationandpowerflow.Thewavepropagationcharacte

7、risticsandvibrationalpowerflowofthelaminatedcompositecylindricalshellinvacuum,filledwithfluidandsubmergedinadenseacousticmediumarestudiedhere.Firstly,infinitelaminatedcompositecylindricalthinshellscoupledanduncoupledareconsi