本文關(guān)鍵詞： 動力學分析 結(jié)構(gòu)阻尼 廣義距離 模態(tài)慣量 振型　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2012年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：在航空航天、能源及土木等領(lǐng)域中，工程結(jié)構(gòu)的動力學特性已經(jīng)成為衡量其性能及質(zhì)量的關(guān)鍵指標。在動力學分析中，結(jié)構(gòu)阻尼一直是研究中的一個難點。其既不是結(jié)構(gòu)的固有特性，又沒有現(xiàn)成的結(jié)構(gòu)阻尼數(shù)據(jù)庫，，亟需對結(jié)構(gòu)阻尼進行深入研究。本課題首次通過結(jié)構(gòu)的模態(tài)質(zhì)量和廣義距離來定義結(jié)構(gòu)的模態(tài)慣量，并基于模態(tài)應變能法，推導出了結(jié)構(gòu)阻尼的數(shù)學模型，得到模態(tài)慣量與結(jié)構(gòu)阻尼比間的線性關(guān)系。通過建立四種梁結(jié)構(gòu)模型，進行仿真分析和實驗研究建立了其線性關(guān)系，驗證了阻尼模型的有效性和合理性。 本文分析了結(jié)構(gòu)阻尼產(chǎn)生的機理，基于模態(tài)應變能法，推導了結(jié)構(gòu)阻尼計算的基本公式。把結(jié)構(gòu)每階模態(tài)的振型簡化為結(jié)構(gòu)主振動方向的振型，考慮了固有頻率、結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)主振型等因素，建立了結(jié)構(gòu)阻尼模型，得到其結(jié)構(gòu)阻尼比和模態(tài)慣量之間的數(shù)學線性關(guān)系�；诮Y(jié)構(gòu)阻尼模型，將阻尼等效為Rayleigh阻尼和克拉夫阻尼，為結(jié)構(gòu)阻尼模型應用于動力學分析中提供理論支撐。 通過建立四種梁結(jié)構(gòu)模型，進行預應力模態(tài)分析和沖擊實驗計算出結(jié)構(gòu)的阻尼比，并基于模態(tài)分析計算出各梁結(jié)構(gòu)的模態(tài)慣量，通過擬合結(jié)構(gòu)阻尼比和結(jié)構(gòu)的模態(tài)慣量，得到了兩者間的近似線性關(guān)系，并且通過擬合得到的阻尼比與原阻尼比之間的偏差較小，驗證了結(jié)構(gòu)的模態(tài)慣量和結(jié)構(gòu)阻尼比基本滿足線性關(guān)系，同時說明結(jié)構(gòu)阻尼數(shù)學模型建立是有效和合理的。 將建立的結(jié)構(gòu)阻尼模型等效為Rayleigh阻尼和克拉夫阻尼，分別對四種梁結(jié)構(gòu)進行諧響應分析，通過對比諧響應仿真分析結(jié)果與實驗結(jié)果，得到兩種等效模型計算結(jié)果與實驗結(jié)果基本吻合，并且基于克拉夫阻尼模型的仿真結(jié)果與實驗結(jié)果的偏差小于基于Rayleigh阻尼模型仿真結(jié)果與實驗結(jié)果的偏差，等效的克拉夫阻尼模型可以提高動力學分析的精度。并進一步驗證了利用結(jié)構(gòu)阻尼模型來計算阻尼在實踐中是可行和有效的。 該結(jié)構(gòu)阻尼模型計算的方法簡單、對應的物理量意義明確，通過計算結(jié)構(gòu)模態(tài)慣量，從擬合曲線中便可以得到結(jié)構(gòu)阻尼比，從而定量的計算結(jié)構(gòu)阻尼的大小，為結(jié)構(gòu)阻尼的計算奠定了理論基礎，在機械結(jié)構(gòu)的動力學分析中具有廣泛的應用前景。
[Abstract]:In the field of aerospace , energy and civil engineering , the dynamic characteristic of engineering structure has become a key indicator of its performance and quality . In dynamic analysis , structural damping has been a difficult problem in the study . In this paper , the mechanism of structural damping is analyzed . Based on the modal strain energy method , the basic formula of structural damping calculation is deduced . Based on the modal analysis , the modal inertia of each beam structure is calculated by establishing four beam structure models , and the modal inertia of each beam structure is calculated based on the modal analysis , and the relationship between the damping ratio and the original damping ratio of the fitting structure is small , and the linear relationship between the modal inertia and the structural damping ratio of the structure is verified , and the establishment of the structural damping mathematical model is effective and reasonable . The structure damping model is equivalent to Rayleigh damping and Kraff damping . The four beam structures are subjected to harmonic response analysis , and the results of the simulation are compared with the experimental results by comparing the simulation results with the experimental results . The deviation between the simulation results and the experimental results is less than that of the experimental results based on the results of the simulation results and the experimental results . The equivalent KCS damping model can improve the accuracy of the dynamic analysis . The damping model is further verified to be feasible and effective in practice . The method of the structure damping model calculation is simple , the corresponding physical quantity significance is clear , the structural damping ratio can be obtained from the fitting curve by calculating the modal inertia of the structure , so that the magnitude of the structural damping is quantitatively calculated , the theoretical foundation is laid for the calculation of the structural damping , and the structure damping model has wide application prospect in the dynamic analysis of the mechanical structure .

【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH113

【參考文獻】

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本文編號：1539450