[發(fā)明專(zhuān)利]集中質(zhì)量法計(jì)算框架結(jié)構(gòu)固有頻率的質(zhì)量分配方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201910021981.0 | 申請(qǐng)日： | 2019-01-10 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN109948174B | 公開(kāi)（公告）日： | 2020-11-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 龐新宇;江旺旺;王義亮;任智軍;魏子涵 | 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人： | 太原理工大學(xué) |
| 主分類(lèi)號(hào)： | G06F30/13 | 分類(lèi)號(hào)： | G06F30/13 |
| 代理公司： | 太原市科瑞達(dá)專(zhuān)利代理有限公司 14101 | 代理人： | 盧茂春 |
| 地址： | 030024 山西*** | 國(guó)省代碼： | 山西;14 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 集中 質(zhì)量法 計(jì)算 框架結(jié)構(gòu) 固有頻率 質(zhì)量 分配 方法 | ||
1.集中質(zhì)量法計(jì)算框架結(jié)構(gòu)固有頻率的質(zhì)量分配方法，其特征是通過(guò)柔度矩陣計(jì)算傳統(tǒng)質(zhì)量分配方法下框架結(jié)構(gòu)的固有頻率，分析其與自由振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果各頻率之間的相對(duì)誤差，在傳統(tǒng)質(zhì)量分配方法的基礎(chǔ)上定量改變各層質(zhì)量，分析各層等效質(zhì)量的變化對(duì)理論計(jì)算固有頻率精度的影響，利用循環(huán)嵌套理論進(jìn)一步計(jì)算一定誤差約束下等效質(zhì)量的分配情況，最終得出最佳分配比例；
在三層框架振動(dòng)試驗(yàn)裝置上，分別定量減小各層等效質(zhì)量0.1kg，計(jì)算分析獲得下述結(jié)論：
（1）在一階頻率f1的誤差影響中，頂層等效質(zhì)量m1的變化影響最大；
（2）在二階頻率f2的誤差影響中，頂層等效質(zhì)量m1及底層等效質(zhì)量m3變化影響均大且頂層等效質(zhì)量m1影響大于底層等效質(zhì)量m3影響；
（3）在三階頻率f3的誤差影響中，中層等效質(zhì)量m2及底層等效質(zhì)量m3的變化影響均大且中層等效質(zhì)量m2變化影響與底層等效質(zhì)量m3的變化影響相同；
（4）減小底層等效質(zhì)量m3的質(zhì)量將有利于大幅提高二階頻率f2、三階頻率f3的理論計(jì)算精度；
所述傳統(tǒng)質(zhì)量分配方法是指“等分分配”、“2-4-4分配”；所述“等分分配”為：將各層橫梁之間的側(cè)板質(zhì)量全部等效于上層橫梁；
所述“2-4-4分配”為：將層間兩側(cè)的側(cè)板進(jìn)行二等分，分為上部和下部?jī)刹糠郑瑢娱g兩側(cè)的側(cè)板上部質(zhì)量集中到上層橫梁，層間兩側(cè)的側(cè)板下部質(zhì)量集中在下層橫梁，與地面相接的層間側(cè)板下部質(zhì)量集中于地面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中質(zhì)量法計(jì)算框架結(jié)構(gòu)固有頻率的質(zhì)量分配方法，其特征是包括如下步驟：
（1）在三層框架結(jié)構(gòu)各層橫梁的鉤環(huán)處分別施加大小相同的靜力載荷，使用千分表同時(shí)測(cè)量各層橫梁的水平位移，根據(jù)柔度理論求出柔度矩陣；
（2）列寫(xiě)基于集中質(zhì)量法的無(wú)阻尼自由振動(dòng)微分方程，求出“等分分配”“2-4-4分配”傳統(tǒng)質(zhì)量分配方法下框架結(jié)構(gòu)的固有頻率，并分析其與自由振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果各頻率間的相對(duì)誤差；
（3）在“等分分配”基礎(chǔ)上分別定量改變各層等效質(zhì)量，對(duì)各層等效質(zhì)量變化的影響進(jìn)行定性研究；
（4）利用循環(huán)嵌套理論精確計(jì)算一定誤差約束下各層等效質(zhì)量的分配情況，得出最佳分配比例；
（5）改變框架結(jié)構(gòu)各層橫梁的質(zhì)量，分別利用上述分配比例和自由振動(dòng)試驗(yàn)求解框架結(jié)構(gòu)的固有頻率，驗(yàn)證上述分配比例的準(zhǔn)確性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中質(zhì)量法計(jì)算框架結(jié)構(gòu)固有頻率的質(zhì)量分配方法，其特征是在4%的頻率誤差約束下，三層框架結(jié)構(gòu)各層等效質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比分別為頂層等效質(zhì)量m1:中層等效質(zhì)量m2:底層等效質(zhì)量m3=16%:72%:12%時(shí)，利用集中質(zhì)量法計(jì)算得到的三層框架結(jié)構(gòu)固有頻率值與自由振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果之間的相對(duì)誤差分別為：3.73%、0.38%和1.60%，提高了集中質(zhì)量法計(jì)算框架結(jié)構(gòu)固有頻率的精度。
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