基于波动理论的大型网状结构振动控制研究

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空间大型网状结构由于其尺度大、自由度高和阻尼小的特点,激励作用于结构之后,不会立即引起结构的整体振动,而是以波的形式逐渐传递到结构的其他部位,具有明显的波动特征。传统方法难以有效地对大型网状结构进行动力学分析和振动控制。因此,有必要从波动的角度建立针对网状结构的解析动力学分析方法,并在此基础上对不同扰动下结构振动控制的波动控制策略进行研究。首先基于一维波动方程行波解,用行波描述单弦的响应,并结合网状结构各弦间的协调关系和边界条件,实现了网状结构的动力学分析。相比传统方法,该基于波动理论的解析动力学分析方法能更为准确直观地描述网状结构的动力学行为。在波动分析方法的基础上,提出波动传递矩阵方法,高效地实现大型网状结构的波动分析。利用波动传递矩阵方法分别对正交与非正交编织网状结构的响应进行计算,并与有限元结果进行对比,最终证明波动传递矩阵方法的精度和效率均优于有限元方法。基于波动分析方法,提出网状结构边界波动控制。通过控制作用吸收控制点处的入射波,降低结构能量水平,进而抑制网状结构的共振并加快残余振动的衰减。进一步地,对不同扰动来源下的边界波动控制的控制效果进行研究,总结出网状结构的边界波动控制策略。最后为了弥补边界波动控制无法作用于网状结构内部节点的不足,提出了节点波动控制方法以抑制结构的共振。借助波动分析方法对不同扰动来源下的节点波动控制的控制效果进行研究,并总结出网状结构的节点波动控制策略。
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