[發(fā)明專利]一種基于添加附加質(zhì)量來修正支承剛度對結(jié)構(gòu)特定固有頻率影響的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810032170.6
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108304622B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任軍;王君
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵;姜學(xué)德

本發(fā)明涉及一種基于添加附加質(zhì)量來修正支承剛度對結(jié)構(gòu)特定固有頻率影響的方法，包括以下步驟：S1確定結(jié)構(gòu)特定支撐剛度的大小k_i和所需修正某一階固有頻率值；S2根據(jù)以下公式計(jì)算所需增加的質(zhì)量Δm_i：s3根據(jù)Δm_i的計(jì)算值在支承結(jié)構(gòu)的i點(diǎn)處添加相應(yīng)大小的質(zhì)量塊。該方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)施方便，只需根據(jù)支承剛度大小和所需修正的某階固有頻率即可方便計(jì)算所需添加的附加質(zhì)量的大小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于模態(tài)測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于添加附加質(zhì)量來修正支承剛度對結(jié)構(gòu)特定固有頻率影響的方法。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)動力學(xué)修改主要有兩類問題：第一類是“正問題”，研究的是當(dāng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)由于設(shè)計(jì)或制造上的原因需要做某些改變時，根據(jù)其改變量(例如△M、△C和△K)求結(jié)構(gòu)的動力學(xué)特性的變化。即改變系統(tǒng)的物理參數(shù)會對其動力學(xué)特性產(chǎn)生怎樣的變化？第二類是“逆問題”。研究的是希望通過某些結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變使系統(tǒng)的動力學(xué)特性(例如特征值和特征向量)滿足預(yù)定的要求，或避開(或落入)某個范圍。即為了達(dá)到預(yù)定(所需的)動力學(xué)特性需要對原系統(tǒng)做怎樣的結(jié)構(gòu)修改？而在結(jié)構(gòu)動力學(xué)修改“逆問題”中又有一類特殊問題，即如何保證結(jié)構(gòu)修改之后，其固有頻率不發(fā)生變化。例如，為了滿足某種改型設(shè)計(jì)的需求，需要在結(jié)構(gòu)上某處添加支承彈簧，則附加的彈簧會不可避免地改變原結(jié)構(gòu)的固有頻率(通常會增大原結(jié)構(gòu)固有頻率)。原結(jié)構(gòu)的一個或多個固有頻率將會發(fā)生偏移，并可能接近某個諧振頻率，進(jìn)而使修改后的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。因此，應(yīng)避免這種情況，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要對被改變的頻率進(jìn)行修正，即還原為原結(jié)構(gòu)的固有頻率值。現(xiàn)有技術(shù)中處理該問題的方法主要是采用支承剛度較小的支承元件來減小支承剛度對原結(jié)構(gòu)頻率的影響，例如采用彈性繩懸掛支承的方式。但無法從根本上消除支承剛度的影響，尤其是原結(jié)構(gòu)低階頻率較小時。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于添加附加質(zhì)量來修正支承剛度對結(jié)構(gòu)特定固有頻率影響的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于添加附加質(zhì)量來修正支承剛度對結(jié)構(gòu)特定固有頻率影響的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1確定結(jié)構(gòu)支撐剛度的大小k_i和所需修正某一階固有頻率值(如ω_s)；

S2根據(jù)以下公式計(jì)算所需增加的質(zhì)量Δm_i：

其中：k_i為支撐剛度的大小；Δm_i為修正某一階固有頻率值所需增加的質(zhì)量；ω_s為支撐剛度的某一階固有頻率；

s3根據(jù)Δm_i的計(jì)算值在支承結(jié)構(gòu)的i點(diǎn)處添加相應(yīng)大小的質(zhì)量塊。

進(jìn)一步地，所述步驟s2中還包括對修正的某一階固有頻率值ω_s進(jìn)行數(shù)值仿真驗(yàn)證。

更進(jìn)一步地，所述步驟s2中采用N自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算得出Δm_i的計(jì)算公式。N自由度彈簧質(zhì)量模型是分析結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題的通用模型，所有的結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題最終都可歸結(jié)為彈簧質(zhì)量模型的動力學(xué)問題。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

只需根據(jù)支承剛度大小和所需修正的某階固有頻率即可方便計(jì)算所需添加的附加質(zhì)量的大小。

附圖說明

圖1為N自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)圖，即原結(jié)構(gòu)；

圖2為添加支承彈簧后的結(jié)構(gòu)圖，即支撐結(jié)構(gòu)；

圖3為支承彈簧與原結(jié)構(gòu)分離后的分析圖；

圖4為添加附加質(zhì)量后的支承結(jié)構(gòu)，即修正后結(jié)構(gòu)；

圖5為附加質(zhì)量與支承結(jié)構(gòu)分離后的分析圖；