功率流计算过程

功率流计算过程

1. 主要参考文献:

(1)基于有限元的功率流分析方法及实现

(2)基于有限元的损伤结构功率流可视化研究

PS :此两小论文附后面

2. 先采用薄板理论计算单层板结构功率流。

板功率流计算公式:

w Im(F tx *u *+F txy *v *+F sx *w *+M x *θy *-M xy *θx *) (1) 2

w *****Y 方向:I y =-Im(F ty *u +F tyx *v +F sy *w -M y *θx +M yx *θy ) (2) 2X 方向:I x =-

基于Kirchhoff 理论,略去面内的薄膜力,(1)(2)式可以简化成:

w Im(F sx *w *+M x *θy *-M xy *θx *) (3) 2

w ***Y 方向:I y =-Im(F sy *w -M y *θx +M yx *θy ) (4) 2X 方向:I x =-

考虑到剪力相对于弯矩,扭矩小很多,暂时先不考虑。PS:目前这里我不确定横向剪力该怎

么计算。

故计算单层板功率流最终表达式暂时为:

w Im(M x *θy *-M xy *θx *) (5) 2

w **Y 方向:I y =-Im(-M y *θx +M yx *θy ) (6) 2X 方向:I x =-

3. 频域下阻尼系统的动态响应计算(采用模态频率响应分析)

时域动力微分方程:M δ(t ) +C δ(t ) +K δ(t ) =F (t ) (7)

采用简谐外激励力F (t ) ={f (w )}e iwt .. . ,假定有一个简谐形式的解:{δ}=[ϕ]{u (w )}e iwt ,

代入(7)式,有:

ϕT f (w 0) (8) u (w ) =222-w 0+jw 0(a +βw i ) +w i

对于结构阻尼系统,有u (w ) =ϕT f (w 0)

-w 0+(1+jg ) w i

222 (9) 故响应复值解为δ=

4. 板有限元分析

ϕϕT f (w 0) -w 0+(1+jg ) w i 2 (10)

在板理论中经常用内力,即弯矩、剪力来表示,它们与应力间的关系为 h x y h xz M x =

-h ⎰σzdz M y =-⎰σ M xy =⎰τxy zdz Q x =z d z --h ⎰τdz Q y =⎰τyz dz -横向剪力力τxz 、τyz 跟面内应力σx 、σy 、τx y 相比一般小很多。对于均匀材料,横向剪应力沿厚度按抛物线变化,在中面处最大,上下两个表面为零。另一个正应力σz 跟面内应力相比也是个小量,可以忽略。

内力矩表达式:M x M y M xy []T h 34=∑DB i δi (11) 12i =1

其中 D 为弹性矩阵,δi 为节点位移。由(10)式求得。

PS :吴老师,这里的节点位移能不能用前面(10)式频域下求得的响应复值解代替。?????!!!!!!!!!!!

5. 板材料参数

弹性模量E=70GMPa,泊松比mu=0.3,密度r=2100kg/m3 ,结构阻尼比damping=0.005. 板长a=0.7m,b=0.5m,板厚度h=10mm。板两短边简支,两长边自由,在板中心位置施加单位激励力。

6. 结果

流向以及大小均有问题。

功率流计算过程

1. 主要参考文献:

(1)基于有限元的功率流分析方法及实现

(2)基于有限元的损伤结构功率流可视化研究

PS :此两小论文附后面

2. 先采用薄板理论计算单层板结构功率流。

板功率流计算公式:

w Im(F tx *u *+F txy *v *+F sx *w *+M x *θy *-M xy *θx *) (1) 2

w *****Y 方向:I y =-Im(F ty *u +F tyx *v +F sy *w -M y *θx +M yx *θy ) (2) 2X 方向:I x =-

基于Kirchhoff 理论,略去面内的薄膜力,(1)(2)式可以简化成:

w Im(F sx *w *+M x *θy *-M xy *θx *) (3) 2

w ***Y 方向:I y =-Im(F sy *w -M y *θx +M yx *θy ) (4) 2X 方向:I x =-

考虑到剪力相对于弯矩,扭矩小很多,暂时先不考虑。PS:目前这里我不确定横向剪力该怎

么计算。

故计算单层板功率流最终表达式暂时为:

w Im(M x *θy *-M xy *θx *) (5) 2

w **Y 方向:I y =-Im(-M y *θx +M yx *θy ) (6) 2X 方向:I x =-

3. 频域下阻尼系统的动态响应计算(采用模态频率响应分析)

时域动力微分方程:M δ(t ) +C δ(t ) +K δ(t ) =F (t ) (7)

采用简谐外激励力F (t ) ={f (w )}e iwt .. . ,假定有一个简谐形式的解:{δ}=[ϕ]{u (w )}e iwt ,

代入(7)式,有:

ϕT f (w 0) (8) u (w ) =222-w 0+jw 0(a +βw i ) +w i

对于结构阻尼系统,有u (w ) =ϕT f (w 0)

-w 0+(1+jg ) w i

222 (9) 故响应复值解为δ=

4. 板有限元分析

ϕϕT f (w 0) -w 0+(1+jg ) w i 2 (10)

在板理论中经常用内力,即弯矩、剪力来表示,它们与应力间的关系为 h x y h xz M x =

-h ⎰σzdz M y =-⎰σ M xy =⎰τxy zdz Q x =z d z --h ⎰τdz Q y =⎰τyz dz -横向剪力力τxz 、τyz 跟面内应力σx 、σy 、τx y 相比一般小很多。对于均匀材料,横向剪应力沿厚度按抛物线变化,在中面处最大,上下两个表面为零。另一个正应力σz 跟面内应力相比也是个小量,可以忽略。

内力矩表达式:M x M y M xy []T h 34=∑DB i δi (11) 12i =1

其中 D 为弹性矩阵,δi 为节点位移。由(10)式求得。

PS :吴老师,这里的节点位移能不能用前面(10)式频域下求得的响应复值解代替。?????!!!!!!!!!!!

5. 板材料参数

弹性模量E=70GMPa,泊松比mu=0.3,密度r=2100kg/m3 ,结构阻尼比damping=0.005. 板长a=0.7m,b=0.5m,板厚度h=10mm。板两短边简支,两长边自由,在板中心位置施加单位激励力。

6. 结果

流向以及大小均有问题。


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