[發(fā)明專利]一種基于彈簧-質(zhì)量塊串子模型的設(shè)備和開口加筋板耦合振動(dòng)基頻預(yù)報(bào)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610069832.8
• 申請(qǐng)日: 2016-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN105740547B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱志平;朱靜靜;王曉軍;呂崢;王鵬博;王沖;陳賢佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;顧煒

1.一種基于彈簧-質(zhì)量塊串子模型的設(shè)備和開口加筋板耦合振動(dòng)基頻預(yù)報(bào)方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下：

第一步：將整體結(jié)構(gòu)分割成兩個(gè)子結(jié)構(gòu)，第一個(gè)子結(jié)構(gòu)為含矩形開口的開口加筋板結(jié)構(gòu)，第二個(gè)子結(jié)構(gòu)為設(shè)備板架結(jié)構(gòu)；

第二步：根據(jù)實(shí)際安裝情況確定開口加筋板的邊界條件，用有限元方法對(duì)開口加筋板進(jìn)行模態(tài)分析，分析設(shè)備板架和開口加筋板的連接段剛度，確定設(shè)備板架的邊界條件，用有限元方法對(duì)設(shè)備板架進(jìn)行模態(tài)分析；

第三步：分別對(duì)開口加筋板和設(shè)備板架一階固有振動(dòng)的模態(tài)向量進(jìn)行位移歸一化，計(jì)算開口加筋板和設(shè)備板架一階固有振動(dòng)的模態(tài)剛度和模態(tài)質(zhì)量；

第四步：針對(duì)整體結(jié)構(gòu)，建立兩個(gè)自由度的彈簧-質(zhì)量塊串子模型，并建立該模型的自由振動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程；

步驟四中建立的彈簧-質(zhì)量塊串子模型，由兩個(gè)彈簧s₁、s₂和兩個(gè)質(zhì)量塊m₁、m₂串聯(lián)組成，位置順序?yàn)椋簞傂曰A(chǔ)-s₁-m₁-s₂-m₂，其中s₁、s₂的剛度分別為開口加筋板和設(shè)備板架的模態(tài)剛度K₁、K₂，m₁、m₂的質(zhì)量分別為開口加筋板和設(shè)備板架的模態(tài)質(zhì)量M₁、M₂；

第五步：將開口加筋板和設(shè)備板架的模態(tài)參數(shù)代入彈簧-質(zhì)量塊串子模型的動(dòng)力學(xué)方程中，對(duì)方程進(jìn)行求解，得到其一階固有頻率，作為原始結(jié)構(gòu)的基頻預(yù)報(bào)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于彈簧-質(zhì)量塊串子模型的設(shè)備和開口加筋板耦合振動(dòng)基頻預(yù)報(bào)方法，其特征在于：步驟一中對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割時(shí)，根據(jù)整體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，在設(shè)備和開口加筋板的連接處，將整體結(jié)構(gòu)分割成設(shè)備板架和含矩形開口的開口加筋板兩個(gè)子結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于彈簧-質(zhì)量塊串子模型的設(shè)備和開口加筋板耦合振動(dòng)基頻預(yù)報(bào)方法，其特征在于：步驟二中單獨(dú)對(duì)設(shè)備板架進(jìn)行模態(tài)分析時(shí)，設(shè)備板架邊界條件的選取依據(jù)是設(shè)備板架和開口加筋板的連接方式，設(shè)備板架和開口加筋板的連接方式為面板之間的螺栓連接，邊界條件采用簡(jiǎn)支邊界條件。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于彈簧-質(zhì)量塊串子模型的設(shè)備和開口加筋板耦合振動(dòng)基頻預(yù)報(bào)方法，其特征在于：步驟三中計(jì)算設(shè)備板架和開口加筋板的模態(tài)質(zhì)量和模態(tài)剛度時(shí)，可以采用兩種方法；

第一種方法：首先在模態(tài)分析的結(jié)果文件中分別提取開口加筋板和設(shè)備板架的質(zhì)量矩陣M₁、M₂、剛度矩陣K₁、K₂和一階模態(tài)的模態(tài)向量φ₁、φ₂，將模態(tài)向量位移歸一化，可表示為開口加筋板和設(shè)備板架基于位移歸一化的模態(tài)質(zhì)量和模態(tài)剛度的表達(dá)式為：

其中，M₁、K₁分別為開口加筋板的模態(tài)質(zhì)量和模態(tài)剛度，M₂、K₂分別為設(shè)備板架的模態(tài)質(zhì)量和模態(tài)剛度；

第二種方法：借助有限元商用軟件的相關(guān)命令提取各單元基于位移歸一化的一階固有振動(dòng)的動(dòng)能t_i，i＝1,2,…,n，n為單元數(shù)量，對(duì)所有單元?jiǎng)幽芮蠛偷玫秸w結(jié)構(gòu)一階固有振動(dòng)的動(dòng)能：

動(dòng)能T還可表示為：

其中，M為結(jié)構(gòu)基于位移歸一化的模態(tài)質(zhì)量，ω為結(jié)構(gòu)的一階固有角頻率；

則可得結(jié)構(gòu)的模態(tài)質(zhì)量為：

結(jié)構(gòu)的模態(tài)剛度為：

K＝ω²M

利用上述方法分別提取開口加筋板和設(shè)備板架基于位移歸一化的一階固有振動(dòng)的單元?jiǎng)幽芎凸逃薪穷l率，可計(jì)算得到兩個(gè)子結(jié)構(gòu)的模態(tài)質(zhì)量M₁、M₂和模態(tài)剛度K₁、K₂。