基于统计能量法的结构瞬态响应分析理论与仿真

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1、硕士学位论文基于统计能量法的结构瞬态响应分析理论与仿真STRUCTURALTRANSIENTRESPONSEANALYSISTHEORYANDSIMULATIONBASEDONSTATISTICALENERGYANALYSIS李丰收哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O313.7学校代码：10213国际图书分类号：531密级：公开工学硕士学位论文基于统计能量法的结构瞬态响应分析理论与仿真硕士研究生：李丰收导师：刘伟申请学位：工学硕士学科：固体力学所在单位：航天科学与力学系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学C

2、lassifiedIndex:O313.7U.D.C:531DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTRUCTURALTRANSIENTRESPONSEANALYSISTHEORYANDSIMULATIONBASEDONSTATISTICALENERGYANALYSISCandidate：LiFengshouSupervisor：AssociateProf.LiuWeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Soli

3、dMechanicsAffiliation：DepartmentofAstronauticScienceandMechanics,SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要航空航天技术的飞速发展对航天器的结构设计提出了更高的要求，为了使航天器更好地实现其功能，对于大型而且复杂的航天器结构的研究和分析日益迫切。其中一个主要的问题在于瞬态冲击载荷、声振环境的预示及结构动响应

4、。目前已经发展的结构动力学环境预示方法主要有：有限元法、边界元法、模态分析法、阻抗导纳法、功率流法、统计能量法。相比于前几种方法，统计能量法在处理高频问题上具有很大的优势。统计能量分析是基于稳态假设，要解决瞬态问题，需要在其基础上扩展为瞬态统计能量法。本文首先引入了统计能量分析(S.E.A.)与瞬态统计能量分析(T.S.E.A.)理论，对统计能量分析与瞬态统计能量分析理论进行了整理，以两板系统为例剖析了瞬态统计能量分析的能量表达。依据稳态和瞬态两部分理论编写程序分别对两板连接系统和三板连接系统进行了分析，其稳态、瞬态响应都进行了计算

5、，并将计算结果与现有统计能量分析软件VAone计算的结果作了对比。为了实现用户建模和输入参数的统计能量分析求解，基于统计能量分析和瞬态统计能量分析，使用MATLAB语言编程开发了一套图形用户交互界面的、用于计算统计能量系统稳态和瞬态响应的软件Adolphus1.0，软件在测试中较为成功。接下来进行了两铝蜂窝板连接系统统计能量分析参数测量实验，实验利用加速度传感器和激振器及阻抗头的时域信号处理得到能量和功率，并以此计算出内损耗因子和耦合损耗因子。利用测得结果在Adolphus中建模进行了验证。最后在Adolphus中利用实验中的板件仿

6、真建立一个五子系统的复杂星体箱式结构，给予载荷作了统计能量分析求解。在VAone也建立相同的结构系统且施以相同的稳态载荷进行求解，并且将响应曲线与Adolphus的分析结果进行了对比。也对该结构进行了瞬态统计能量分析求解，先在一频带中施加与稳态分析时等值的恒定载荷，把瞬态响应的稳定值与稳态分析的解做了对比；又在另一频带中施加时间上震荡的载荷，进行了响应计算和分析。关键词：统计能量；瞬态统计能量；瞬态响应；损耗因子；星体结构-I-AbstractAbstractTherapiddevelopmentofaerospacetechnol

7、ogymakesgreaterdemandsonthestructuraldesignofspacecrafts.Studyandanalysisonlargeandcomplexspacecraftsareincreasinglyurgenttoenablethemtoachievebettertheirfunctionality,amongwhichamainproblemliesinthepredictionofvibro-acousticenvironment,transientimpactloadanddynamicres

8、ponse.Environmentalpredictionmethodseverdevelopedatpresentincludefiniteelementmethod,boundaryelementmethod,modalanaly