带集中质量的旋转柔性曲梁动力学特性分析

论文摘要

本文对带集中质量的平面内旋转柔性曲梁动力学特性进行了研究.基于绝对节点坐标法推导出曲梁单元,其中该曲梁单元采用Green-Lagrangian应变,并根据曲梁变形前后的曲率变化和曲率的精确表达式计算了曲梁单元弹性力所作的虚功.通过虚功原理,利用δ函数和中心刚体与悬臂曲梁之间的固支边界条件,建立了带集中质量的旋转柔性曲梁非线性动力学模型.基于该模型,本文仿真计算了悬臂曲梁的纯弯曲问题和带有刚柔耦合效应的旋转柔性曲梁动力学响应问题,以此分别讨论了所提出曲梁单元的收敛性和动力学模型的正确性.进一步应用D’Alembert原理,将旋转曲梁等效为带离心力的无旋转曲梁,通过线性摄动处理得到系统的特征方程,以此分别研究了旋转角速度、初始曲率和集中质量对曲梁动力学特性的影响.最后重点分析了旋转曲梁的频率转向和振型切换问题,并阐述了两者之间的相互关系.研究结果表明:随着旋转角速度的增大,曲梁的频率特性与直梁的频率特性相近,以及曲梁拉伸变形占主导的模态振型会提前.

论文目录

• 引言
• 1 曲梁刚柔耦合动力学建模
•   1.1 物理描述
•   1.2 动力学方程推导
• 2 悬臂曲梁的纯弯曲测试和旋转柔性曲梁的动力学响应分析
•   2.1 算例1：悬臂曲梁的纯弯曲测试
•   2.2 算例2：刚柔耦合动力学仿真
• 3 旋转曲梁的动力学特性分析
•   3.1 无量纲角速度、初始曲率和集中质量对曲梁固有圆频率的影响
•   3.2 曲梁的频率转向
•   3.3 直梁与曲梁频率转向导致的模态振型差异
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 吴吉,章定国,黎亮,陈渊钊,钱震杰

关键词: 绝对节点坐标法,旋转曲梁,集中质量,频率转向,振型切换

来源: 力学学报 2019年04期

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 南京理工大学理学院,农业部南京农业机械化研究所

基金: 国家自然科学基金(11772158,11502113,11602120),中央高校基本科研业务费专项资金(30917011103)资助项目

分类号: O313

页码: 1134-1147

总页数: 14

文件大小: 2112K

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