空间曲线结构的受迫振动响应分析

来源 :大连交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhoudeyou
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空间曲线结构因具有流线型造型以及良好的受力特性,被广泛的应用于航空航天、机械、建筑等领域中。目前,空间曲线结构在静力学方面的研究已经取得了相当丰硕的成果,然而,相较于静力学方面的研究,空间曲线结构在动力学方面的研究,尤其是空间曲线结构的动力学控制方程及其对应的求解方法上,相关研究比较少。因此,本文针对空间曲线梁的受迫振动响应,进行了如下工作:首先,在现有空间曲线梁的理论基础上,考虑转动惯量、横向剪切变形和轴向变形的影响,建立了自然标架下的空间曲线梁在广义力作用下的微分方程组,并给出内力和变形的显示解。之后,考虑到转动惯量、横向剪切变形和轴向变形等因素的影响,建立了自然标架下变曲率变挠率空间曲线结构受迫振动方程,并通过改变空间曲线结构的曲率和挠率,推导出不同空间曲线结构的动力学方程。接下来,应用弗宾纳斯(Frobenius)方法和动态刚度法,对变曲率变挠率空间曲线结构的受迫振动进行动态刚度分析,并基于算例,应用Mathematica编制计算机程序。算例结果表明该数值计算方法收敛速度较快,精度也较高,可以应用于工程实际用来求解变曲率变挠率空间曲线梁的受迫振动响应问题。最后,以工程中应用比较广泛的空间曲线结构为研究对象,利用有限元软件ABAQUS对该空间曲线结构进行有限元仿真,并基于本文前述工作,求解空间曲线结构的受迫振动响应,并与已存在的文献数据进行分析比较,验证了上述理论的正确性,进而为空间曲线结构的受迫振动提供了案例分析。
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