点阵夹芯板壳结构高频振动与瞬态波传播特性研究

Based on the micromechanics analysis method,combining the characteristic of the lattice sandwich configulation and considering the effect of shear deformation on the the lattice sandwich plate and shell structures,the dynamics analysis model of the lattice sandwich plate and shell structures will be established. Based on the vibration power flow theory, the vibrational power flow characteristic of the lattice sandwich plate and shell structures under the high frequency disturbance can be analyzed. The high frequency vibration characteristic of the lattice sandwich plate and shell structures can be researched. The transient wave analysis model for the lattice sandwich plate and shell structures with finite size can be established. The transient wave propagation and impact vibration response characteristics of the lattice sandwich plate and shell structures with arbitray boundary condition can be investigated by using the method of reverberation ray matrix. The influence law of the lattice sandwich meso-configulation, periodic feature and boundary conditions on the structural impact transient vibration responses can be studied. The transient wave propagation mechanism in the finite lattice sandwich plate and shell structures can be revealed. Designing the lattice sandwich plate and shell structures experiment models,the experiments for the above research contents will be carried out to verify the theoretical analysis and numerical calculation results by using the vibration testing technology. The research production of the project will supply the new idea and technical approach to the studies of high frequency disturbance and impact transient vibration responses for lattice sandwich structures, which makes the research of the project with important theoretical and practical significance.

基于细观力学分析方法，结合点阵夹芯构型特点，考虑点阵夹芯板壳结构剪切变形影响，建立点阵夹芯板壳结构动力学分析模型。基于振动功率流理论，分析高频扰动下点阵夹芯板壳结构的振动功率流特性，研究点阵夹芯结构的高频振动特性。建立有限尺寸点阵夹芯板壳结构瞬态波分析模型，采用回传射线矩阵方法，研究任意边界条件下点阵夹芯板壳结构瞬态波传播及其冲击振动响应特性。探究点阵夹芯细观构型，周期特性以及边界条件对其冲击瞬态振动响应的影响规律，揭示瞬态波在有限尺寸点阵夹芯板壳结构中传播机理。设计点阵夹芯板壳结构实验模型，利用振动测试技术，对上述研究内容进行实验研究，验证理论分析和数值计算结果。本项目的研究成果有望为点阵夹芯结构的高频扰动以及冲击瞬态振动响应的研究提供新的思路和技术途径，使得本项目的研究具有重要的理论和实际意义。

本项目以点阵夹芯结构为研究背景，研究了在任意边界约束下点阵夹芯结构冲击瞬态波传递特性，并且针对点阵结构，以及新型非线性结构振动抑制设计开展了相应的研究工作。主要研究内容与研究成果为：（1）研究了任意边界约束下点阵夹芯平板结构冲击瞬态波传递特性，建立了任意边界约束下点阵夹芯平板结构的回传射线矩阵分析模型，分析计算了点阵夹芯参数以及边界条件对冲击瞬态波传递特性的影响。研究结果表明，通过加强点阵夹芯平板结构的边界约束，可以大幅有效降低冲击载荷作用下结构短时间内的加速度响应，但是对其位移冲击瞬态响应的影响不大。（2）研究了挠性点阵桁架结构的高频扰动特性及其振动抑制特性，建立了挠性点阵桁架结构全频段动态特性谱单元分析模型，设计了新型压电杆结构，分析了挠性点阵桁架结构全频段的振动抑制特性。研究结果表明，所建立的单元分析模型，可以有效地计算点阵桁架结构的全频段动态特性，所设计的压电杆单元，能够提供点阵桁架结构全频段响应的有效抑制，这将为挠性点阵结构宽频扰动传播特性及其控制的研究提供理论基础。（3）研究设计了一种新型几何非线性结构隔振器，探究了其振动传递特性，建立了其动力学分析模型，分析计算了系统参数影响下新型隔振结构的传递率曲线。研究结果表明，通过所提出的结构设计，能够获得全频段内绝对位移传递率均小于1的特性，而且通过调整几何非线性结构参数，可以较大幅度地提高低频禁带性能，这种特殊的振动抑制现象，对于新型振动抑制结构设计提供有效的思路。同时，针对这种新型几何非线性结构，还提出了一种新型能量采集系统，利用设计结构的非线性刚度与阻尼性能，提高振动能量采集系统的低频采集性能，并且拓宽了有效的能量收集带宽。通过本项目的研究，为点阵夹芯结构的冲击瞬态振动响应的研究提供新的思路和技术途径，也为点阵结构的高频扰动及其振动抑制提供了理论分析基础。