厚板结构振动分析及其振动控制

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振动问题在生产、生活等各方面有着重要的意义。振动主要在以下两个方面被应用,一方面是利用结构自身的振动来达到目的,另一方面是通过控制结构振动来达到需求。对于改变和控制结构的振动问题,前人已经得出了许多研究及其方法。可以预期到的是,随着生产实践和科学研究的不断进展,振动的利用还会与日俱增。  振动控制是振动工程领域内的一个重要分支,是振动研究的出发点和归宿。振动控制的任务就是通过特定的方法改变受控对象的振动响应,以此来满足人们的要求。振动主动控制是指在振动控制的过程中,应用一定的控制策略和实时的计算,通过作动器达到抑制或消除振动响应的效果。  悬臂板结构被广泛应用于航空航天与土木工程领域。在受到外部荷载的作用时,悬臂板结构很容易产生振动现象,这些振动会影响结构自身的稳定性。因此,有必要对悬臂板结构实施振动主动控制。本文以悬臂板为研究对象,对悬臂板进行了模态分析,得出悬臂板的固有频率。本文的主要工作如下:  1.基于Mindlin厚板理论,采用Hamilton体系,将平板纵向坐标x模拟时间概念,对悬臂板结构动力学问题进行分析研究,并给出了问题的分析解。采用模态控制方法,结合数值算例,研究平板结构的振动主动控制问题。  2.基于平板弯曲振动精化方程,研究两侧为自由边界条件的悬臂厚板的振动控制问题。利用平板结构的边界条件,确定悬臂厚板中的振动模态,计算出固有频率。随后将被控结构离散化,并给予模态分析思想,建立状态方程,并根据独立模态控制的思想在反馈回路上调整反馈增益矩阵,从而达到减少动力响应的目的。  3.最后,将精确板的结果与基于Mindlin厚板理论计算得到的结果做对比分析,从而优化悬臂厚板结构的振动主动控制问题。结果发现,基于精确化板方程的分析计算方法比基于Mindlin厚板理论的更加可靠的,对于解决厚壁结构和较高频的振动情况的悬臂板结构,是一种较为准确的方法,在实际工程中可得到一定的应用。
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