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带有子系统(弹簧-质量块系统、平动/转动弹簧等等)的梁结构在机械、航天、土木等领域中均有较为广泛的应用。具有弹性边界并带有子系统的梁结构的自由振动问题引起了许多学者关注。但是目前关于带有抗转阻尼器的梁的动力特性的研究还少见报道。因此本文主要研究梁-抗转阻尼器系统的复模态特性。
本文首先介绍梁动力特性分析的基本理论,分别推导欧拉-伯努利梁、瑞利梁、剪切梁和铁摩辛柯梁的自由振动控制方程,并分别求解等截面欧拉-伯努利梁、变截面欧拉-伯努利梁、等截面瑞利梁、等截面剪切梁和等截面铁摩辛柯梁的自由振动特征方程解析解;介绍NAM(numerical assembly method)思想并推导梁-抗转阻尼器系统的特征方程,并给出求解此特征方程复数域特征值的数值方法;有限元方法被用来验证本文解析解,给出有限元方法的质量矩阵和刚度矩阵。
分别针对等截面欧拉-伯努利梁-抗转阻尼器系统、变截面欧拉-伯努利梁-抗转阻尼器系统和等截面铁摩辛柯梁-抗转阻尼器系统的动力特性进行研究,分析抗转阻尼器对系统自振频率的影响,得出系统存在最大阻尼比的结论,给出系统自振频率、最大阻尼比和最优阻尼系数与阻尼器安装位置、截面变化率等因素之间的关系,并提供了可供工程应用的最大阻尼比、最优阻尼系数与阻尼器安装位置、截面变化率等影响因素之间的关系曲线图。