[发明专利]基于耦合畸变相似的锥柱组合壳体动态特性预测方法及系统

权利要求书

1.一种基于耦合畸变相似的锥柱组合壳体动态特性预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取锥柱组合壳体原型的几何参数和材料参数，两个等比例畸变的几何因素和比例因子，以及一个保留的几何因素；

基于所述比例因子，构建获得所述锥柱组合壳体原型的完全几何相似有限元模型；采用变幂数畸变相似方法，获取锥柱组合壳体原型和所述完全几何相似有限元模型之间关于弯曲模态固有频率的第一缩比定律；

基于所述完全几何相似有限元模型，根据所述保留的几何因素和比例因子，构建获得畸变有限元模型；采用变幂数畸变相似方法，获取所述完全几何相似有限元模型和所述畸变有限元模型之间关于弯曲模态固有频率的第二缩比定律；

将所述第一缩比定律与所述第二缩比定律做乘积运算，获得所述锥柱组合壳体原型与所述畸变有限元模型之间关于弯曲模态固有频率的第三缩比定律；基于所述第三缩比定律，由畸变有限元模型弯曲模态固有频率预测获得锥柱组合壳体原型弯曲模态固有频率。

2.根据权利要求1所述的一种基于耦合畸变相似的锥柱组合壳体动态特性预测方法，其特征在于，所述采用变幂数畸变相似方法，获取锥柱组合壳体原型和所述完全几何相似有限元模型之间关于弯曲模态固有频率的第一缩比定律的步骤包括：

将所述完全几何相似有限元模型的尺寸按照不同的预设比例进行等比例缩放，分别仿真计算获得各缩放情况下的弯曲模态固有频率；

采用式(1)确定第一缩比定律中用于拟合的离散幂指数值，

式(1)中，α_λ,(k)为用于拟合的离散值幂指数值，Y₁⁽¹⁾和Y₁⁽⁰⁾分别为与完全相似比例因子λ+kΔ和λ对应的弯曲模态固有频率，Δ为比例因子的增量，k为用于调整比例因子的增量；

采用式(2)确定锥柱组合壳体原型和所述完全几何相似有限元模型之间关于弯曲模态固有频率的第一缩比定律，

式(2)中，λ_Y1为锥柱组合壳体原型和完全几何相似模型的弯曲模态固有频率的比值，为第一缩比定律中幂指数的拟合形式，a_λ和b_λ为第一缩比定律的待定系数，通过拟合式(1)的离散值确定。

3.根据权利要求1所述的一种基于耦合畸变相似的锥柱组合壳体动态特性预测方法，其特征在于，所述基于所述完全几何相似有限元模型，根据所述保留的几何因素和比例因子，构建获得畸变有限元模型的步骤包括：

将所述完全几何相似有限元模型仅放大保留的几何因素，放大倍数与所述比例因子的数值相等，获得所述畸变有限元模型。

4.根据权利要求1所述的一种基于耦合畸变相似的锥柱组合壳体动态特性预测方法，其特征在于，所述采用变幂数畸变相似方法，获取所述完全几何相似有限元模型和所述畸变有限元模型之间关于弯曲模态固有频率的第二缩比定律的步骤包括：

将所述畸变模型按照所述保留的几何因素进行不同程度的比例变化，仿真计算获取不同比例变化下畸变有限元模型弯曲模态固有频率；

第二缩比定律由式(3)确定，并采用式(4)确定第二缩比定律中用于拟合的离散幂指数值，

式中，λ_Y2为完全几何相似模型和畸变模型的弯曲模态固有频率的比值，为第二缩比定律中幂指数的拟合形式，a_λx和b_λx为第二缩比定律的待定系数，通过拟合式(4)的离散值确定；/为用于拟合的离散值幂指数值，/和/分别为与畸变比例因子λ_x+kΔ和λ_x对应的弯曲模态固有频率，Δ为比例因子的增量，k为用于调整比例因子的增量；畸变比例因子λ_x的下标x根据所述保留的几何因素确定，保留壁厚时下标确定为h，保留长度时下标确定为l，保留半径时下标确定为r。