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基于有限元法的五轴机床参数化建模与位姿依赖固有特性分析
1
作者 张承禧 孙伟 马世豪 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第10期4152-4163,共12页
针对五轴机床多位姿固有特性快速求解的问题,提出一种基于有限元的参数化建模方法。首先,采用模块化建模策略,将五轴机床划分为6个子系统模块,通过ANSYSAPDL平台建立五轴机床模拟实验件的有限元模型;其次,构建五轴机床各结合部的等效动... 针对五轴机床多位姿固有特性快速求解的问题,提出一种基于有限元的参数化建模方法。首先,采用模块化建模策略,将五轴机床划分为6个子系统模块,通过ANSYSAPDL平台建立五轴机床模拟实验件的有限元模型;其次,构建五轴机床各结合部的等效动力学模型,并利用遗传算法对结合部的接触刚度进行反推辨识;此外,将机床运动轴的位姿参数设为驱动变量,基于局部更新机制实现模型在位姿变化下的快速调整和更新。最终,通过模态实验验证所建的五轴机床有限元模型的合理性。按所描述的参数化建模方法,对五轴机床工作空间内多位姿的固有特性进行快速求解,并探讨其位姿依赖规律。研究结果表明:横梁位置变化导致的重心变化对整机固有频率有较大影响,整机固有频率随横梁重心位置增高而降低;在局部模态为主导模态的阶次,固有频率在不同工作平面变化趋势相似,说明整机位姿变化对局部模态影响较小。 展开更多
关键词 五轴机床 有限元 位姿依赖性 参数化建模 固有特性
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增速箱系统固有特性和动态响应分析 被引量：14
2
作者 杨成云 林腾蛟 +1 位作者 李润方 杭华江 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期380-382,共3页
增速箱系统包括箱体和传动系统。构造了增速箱系统实体模型 ,采用自由网格划分和映射网格划分方法建立了系统动力分析有限元模型 ,应用三维接触有限元法求得齿轮啮合动态激励 ,在工作站上用 I-DEAS软件研究了增速箱系统的固有特性和动... 增速箱系统包括箱体和传动系统。构造了增速箱系统实体模型 ,采用自由网格划分和映射网格划分方法建立了系统动力分析有限元模型 ,应用三维接触有限元法求得齿轮啮合动态激励 ,在工作站上用 I-DEAS软件研究了增速箱系统的固有特性和动态响应。 展开更多
关键词 增速箱系统 固有特性 齿轮箱 模态分析 动态响应 有限元法
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RV减速器扭转振动的固有特性及灵敏度分析 被引量：18
3
作者 刘柏希 王文军 聂松辉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期323-327,共5页
以RV减速器为研究对象,综合考虑系统刚度和摆线轮偏心角度对扭转振动特性的影响,采用集中参数法,建立了该系统13个自由度的修正扭转动力学模型。通过求解自由振动方程得到系统固有频率及主振型,分析了摆线轮偏心角度对系统固有频率的影... 以RV减速器为研究对象,综合考虑系统刚度和摆线轮偏心角度对扭转振动特性的影响,采用集中参数法,建立了该系统13个自由度的修正扭转动力学模型。通过求解自由振动方程得到系统固有频率及主振型,分析了摆线轮偏心角度对系统固有频率的影响。利用偏导数法分析了系统固有频率对转动惯量和刚度的影响。研究结果表明,轴承刚度为系统固有频率的关键影响因素。 展开更多
关键词 RV减速器 扭转振动 固有特性 灵敏度分析
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基于柔性环轮胎模型的电动轮固有特性分析 被引量：9
4
作者 左曙光 毛钰 +1 位作者 吴旭东 段向雷 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期41-47,共7页
为分析分布式驱动电动车用电动轮固有特性,基于轮胎柔性环理论建立了电动轮柔性环轮胎模型,计算了电动轮固有频率及各阶振型,说明了电动轮在车轮横断面内模态特性,并根据电动轮自由模态试验对电动轮柔性环模型进行了参数识别。电动轮固... 为分析分布式驱动电动车用电动轮固有特性,基于轮胎柔性环理论建立了电动轮柔性环轮胎模型,计算了电动轮固有频率及各阶振型,说明了电动轮在车轮横断面内模态特性,并根据电动轮自由模态试验对电动轮柔性环模型进行了参数识别。电动轮固有特性分析表明,电动轮零阶模态为与轮胎环切向变形有关的轮胎周向旋转,一阶模态为轮胎环变形和轮胎运动耦合,而高阶模态只与轮胎环变形有关。驱动电机对电动轮固有特性的影响分析表明,引入驱动电机后轮辋质量参数的变化对高阶模态没有影响,而零阶、一阶频率分别随驱动电机转动惯量、质量增大而逐渐减小,且自由模态频率高于轮心固定的约束模态频率。最后通过电动轮约束模态试验验证了上述结论,为电动轮动力学分析、选型及使用提供参考。 展开更多
关键词 电动轮 柔性环模型 固有特性 模态分析
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子系统参数对双层隔振系统固有特性的影响 被引量：9
5
作者 陈俊 闫兵 +2 位作者 董大伟 鲁志文 王媛文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期110-116,共7页
为了研究子系统参数对双层隔振主系统固有特性的影响规律,将系统抽象为3自由度动力学模型,推导了系统动力放大系数(振幅比)和无量纲固有频率(固有频率比)解析式以及振型和解耦度与子系统质量比和刚度比的关系式,进而研究了子系统质量比... 为了研究子系统参数对双层隔振主系统固有特性的影响规律,将系统抽象为3自由度动力学模型,推导了系统动力放大系数(振幅比)和无量纲固有频率(固有频率比)解析式以及振型和解耦度与子系统质量比和刚度比的关系式,进而研究了子系统质量比和固有频率比对双层隔振主系统固有特性(固有频率、解耦度)的影响规律。在此基础上,针对含多个子系统的内燃动车动力包双层隔振系统,仿真计算了空冷子系统的质量和刚度对双层隔振12自由度主系统固有特性的影响规律。研究结果对双层隔振系统子系统的设计具有指导意义。 展开更多
关键词 子系统 双层隔振系统 固有特性 动力包
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径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器扭振固有特性研究 被引量：13
6
作者 李光辉 胡建军 秦大同 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第15期1800-1805,共6页
在分析径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器工作原理的基础上,提出了汽车动力传动系径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器扭振固有特性的减振设计方法。基于所建立的动力传动系多自由度集总质量-弹簧扭振分析模型,对比分析了采用径向弹簧型双质... 在分析径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器工作原理的基础上,提出了汽车动力传动系径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器扭振固有特性的减振设计方法。基于所建立的动力传动系多自由度集总质量-弹簧扭振分析模型,对比分析了采用径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器和离合器从动盘式扭转减振器的动力传动系扭振固有特性,结果证实了该方法设计的扭转减振器具有很好的减振效果。 展开更多
关键词 双质量飞轮 扭转减振器 扭振固有特性 传动系统 设计方法
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采煤机差动2K-H行星轮系固有特性分析 被引量：10
7
作者 杨阳 马鹏程 +1 位作者 秦大同 李国伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期507-512,共6页
针对传统采煤机滚筒恒速截割时工况适应性差的特点,提出一种采煤机滚筒转速可调的新型截割传动系统。为了解该截割传动系统的性能,以系统中非同轴传动的差动2K-H行星轮系为研究对象,采用集中质量法建立其平移-扭转耦合动力学模型。对轮... 针对传统采煤机滚筒恒速截割时工况适应性差的特点,提出一种采煤机滚筒转速可调的新型截割传动系统。为了解该截割传动系统的性能,以系统中非同轴传动的差动2K-H行星轮系为研究对象,采用集中质量法建立其平移-扭转耦合动力学模型。对轮系固有特性的分析表明,非同轴传动行星轮系不存在经典的扭转振动与平移振动模式,但仍存在行星轮振动模式;支撑刚度对系统的低阶固有频率影响较大,而啮合刚度主要影响系统的高阶固有频率;外啮合齿轮副啮合刚度分段影响非同轴传动行星轮系的固有频率。推导出2K-H行星轮系啮合频率的通用表达式,表明其啮合频率正比于齿圈和太阳轮的转速差。分析结果可用于指导该新型采煤机截割传动系统的设计,并为制定滚筒调速范围提供参考。 展开更多
关键词 差动2K-H行星轮系 固有特性 采煤机 截割传动系统
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裂纹对弧齿锥齿轮固有特性的影响分析 被引量：5
8
作者 冯刚 王三民 +2 位作者 袁茹 蔡守宇 杨东 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第6期709-713,共5页
笔者基于空间啮合理论,建立了弧齿锥齿轮齿面方程,采用Pro/E软件建立了无裂纹和有裂纹的弧齿锥齿轮三维模型,用有限元法研究了不同位置、不同大小的裂纹对齿轮结构固有特性的影响。研究表明:裂纹齿轮的固有频率要比无裂纹齿轮有所降低,... 笔者基于空间啮合理论,建立了弧齿锥齿轮齿面方程,采用Pro/E软件建立了无裂纹和有裂纹的弧齿锥齿轮三维模型,用有限元法研究了不同位置、不同大小的裂纹对齿轮结构固有特性的影响。研究表明:裂纹齿轮的固有频率要比无裂纹齿轮有所降低,且裂纹位于齿槽处时固有频率下降量最大;随着裂纹深度的增加,固有频率呈非线性下降,但振型最大值呈逐渐上升趋势。 展开更多
关键词 弧齿锥齿轮 裂纹 固有特性 有限元法 仿真
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连接刚度对导弹固有特性的影响 被引量：10
9
作者 郑晓亚 张铎 姜晋庆 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2005年第SC期667-669,共3页
连接刚度对结构的固有特性有很大的影响,在对接面附近刚度损失可达到30%—40%,因此对此类问题进行研究具有很重要的工程意义。本文针对导弹结构,给出了考虑连接刚度计算结构固有特性的方法。并通过算例进行理论计算结果与试验结果的比较... 连接刚度对结构的固有特性有很大的影响,在对接面附近刚度损失可达到30%—40%,因此对此类问题进行研究具有很重要的工程意义。本文针对导弹结构,给出了考虑连接刚度计算结构固有特性的方法。并通过算例进行理论计算结果与试验结果的比较,表明这种方法具有一定的实用价值,给结构设计提出了指导性结论。 展开更多
关键词 接触 连接刚度 固有特性
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间隙旋转铰接触碰撞模型固有特性分析 被引量：6
10
作者 张慧博 潘冬 +3 位作者 陈军 王兴贵 李甘霖 张磊 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2012年第2期239-243,共5页
旋转铰链是机械系统中应用最广泛的一种可动连接形式,针对旋转铰中的间隙对机械系统动力学行为的影响。采用非线性等效弹簧阻尼模型建立间隙旋转铰处的接触碰撞模型,并在模型中用非线性弹簧阻尼模型描述两物体的碰撞特性。然后,通过分... 旋转铰链是机械系统中应用最广泛的一种可动连接形式,针对旋转铰中的间隙对机械系统动力学行为的影响。采用非线性等效弹簧阻尼模型建立间隙旋转铰处的接触碰撞模型,并在模型中用非线性弹簧阻尼模型描述两物体的碰撞特性。然后,通过分段线性化处理给出非线性等效弹簧阻尼模型固有频率的解析表达式。结合理论分析和ADAMS动力学仿真,确定了接触模型固有频率的主要影响因素为等效弹簧刚度、间隙和转速,并给出了其影响规律。 展开更多
关键词 间隙旋转铰 接触碰撞模型 固有特性 非线性 等效弹簧阻尼模型
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惯性原动机非调谐钟表机构固有特性仿真研究 被引量：6
11
作者 谭惠民 李国罡 徐武 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 1998年第5期577-581,共5页
研究直线惯性原动机驱动的非调谐钟表机构固有特性。方法以惯性原动机为对象，视钟表机构为阻尼器，建立动力学方程，进行仿真研究。结果直线惯性原动机单位行程对应的载体飞行距离为一常量，是钟表机构自身多数的函数。结论所得模型对... 研究直线惯性原动机驱动的非调谐钟表机构固有特性。方法以惯性原动机为对象，视钟表机构为阻尼器，建立动力学方程，进行仿真研究。结果直线惯性原动机单位行程对应的载体飞行距离为一常量，是钟表机构自身多数的函数。结论所得模型对所研究的机构具有一般意义；啮合百分比Ｐ是一实验确定量，对仿真精度有较大影响。 展开更多
关键词 直线惯性原动机 钟表机构 仿真 引信 固有特性
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钢/塑料齿轮组合行星传动的固有特性分析 被引量：6
12
作者 段福海 胡青春 谢存禧 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第20期2423-2427,共5页
建立了钢/塑料齿轮组合行星传动的纯扭转动力学模型;对8种钢/塑料齿轮组合行星传动的固有特性进行了研究,分析了组合方式对行星传动结构的固有频率、振型及模态动能的影响;研究了温度对组合行星传动一阶固有频率的影响。研究结果表明:... 建立了钢/塑料齿轮组合行星传动的纯扭转动力学模型;对8种钢/塑料齿轮组合行星传动的固有特性进行了研究,分析了组合方式对行星传动结构的固有频率、振型及模态动能的影响;研究了温度对组合行星传动一阶固有频率的影响。研究结果表明:组合方式对行星齿轮传动结构的固有特性影响显著;随着温度的升高,钢/塑料齿轮组合行星传动的固有频率下降,可能会出现温共振现象。 展开更多
关键词 塑料齿轮 行星传动 固有特性 模态分析 温共振
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动力总成异常振动的固有特性识别研究 被引量：4
13
作者 孟浩东 李舜酩 +3 位作者 刘天军 陈勇将 廖连莹 孙建中 《中国测试》 CAS 北大核心 2016年第6期134-138,144,共6页
针对某SUV车柴油机动力总成在常用工作转速条件下产生异常振动的实际问题,给出改进脉冲激振法与有限元计算模态分析法相结合的方法进行不同条件下柴油机动力总成的固有特性识别研究。通过整车道路试验,发现柴油机工作转速的二阶激励激... 针对某SUV车柴油机动力总成在常用工作转速条件下产生异常振动的实际问题,给出改进脉冲激振法与有限元计算模态分析法相结合的方法进行不同条件下柴油机动力总成的固有特性识别研究。通过整车道路试验,发现柴油机工作转速的二阶激励激起动力总成系统共振,采用基于变时基技术的改进脉冲激振法进行整车和台架条件下动力总成的振动模态试验,结合有限元模型仿真计算,识别动力总成的固有频率和振型参数,发现飞轮壳结构是导致动力总成弯曲固有频率偏低引起系统共振的薄弱环节。根据识别结果,进行改进设计飞轮壳薄弱结构,提高动力总成系统的固有频率,消除异振。 展开更多
关键词 柴油机 动力总成 异常振动 固有特性 变时基
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全地形车车架固有特性分析与改型设计优选 被引量：4
14
作者 徐中明 邱兆强 +2 位作者 余烽 汪先国 史方圆 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第10期1613-1617,共5页
车架作为全地形车主要的承载部件,其固有特性的好坏直接影响到整车的安全性、平顺性。在某全地形车的改型设计阶段,通过实验法和解析法分析改型前后车架固有特性。由于性能要求,改型车架加长后其固有特性变差。结合全地形车所受激励分... 车架作为全地形车主要的承载部件,其固有特性的好坏直接影响到整车的安全性、平顺性。在某全地形车的改型设计阶段,通过实验法和解析法分析改型前后车架固有特性。由于性能要求,改型车架加长后其固有特性变差。结合全地形车所受激励分别研究了添加横向支撑梁、增加纵梁壁厚、增大纵梁管径和增加竖梁厚度对改善车架固有特性的影响。确定添加横向支撑梁和增加纵梁壁厚的优选方案,改善了改型车架固有特性。该方法可有效地减少了物理样机试制次数,提高了研发效率。 展开更多
关键词 固有特性 改型设计 全地形车 优选
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单囊式空气弹簧建模及其固有特性仿真研究 被引量：3
15
作者 杜建铭 石素珍 +3 位作者 罗世洲 程涛 彭小波 冯平 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS 北大核心 2013年第2期167-172,共6页
利用Pro-E与Ansys软件对单囊式空气弹簧进行实体建模,讨论模型有限元处理方法,验证网格划分的可用性.采用Ansys软件求解出单囊空气弹簧分别在初始充气压强为0.2、0.3和0.4 MPa时的各阶固有频率值,结果表明,随着初始充气气压的增高,空气... 利用Pro-E与Ansys软件对单囊式空气弹簧进行实体建模,讨论模型有限元处理方法,验证网格划分的可用性.采用Ansys软件求解出单囊空气弹簧分别在初始充气压强为0.2、0.3和0.4 MPa时的各阶固有频率值,结果表明,随着初始充气气压的增高,空气弹簧的各阶固有频率均有所提高.由此可通过改变空气弹簧初始充气压力来调节空气弹簧工作时的固有频率,充分利用空气弹簧的特性为工程应用服务.进一步对单囊空气弹簧进行模态响应仿真分析,给出初始气压为0.2 Mpa下1～4阶空气弹簧振型图,找出所建空气弹簧模型的薄弱点,该研究对深入开展空气弹簧结构优化设计有借鉴意义. 展开更多
关键词 空气弹簧 实体建模 固有特性 结构优化设计 有限元分析 减振降噪
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齿轮箱固有特性数值模拟和试验研究 被引量：5
16
作者 陶泽光 李润方 林腾蛟 《机械科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2001年第2期278-279,共2页
齿轮系统由传动系统和结构系统两部分组成 ,其中结构系统的动态性能对整个系统的影响最大。本文采用有限元方法 ,建立了实际单级齿轮减速器的齿轮箱有限元动力学模型 ,在工作站上用 I- DEAS软件研究了齿轮箱的固有特性 ,并用试验模态分... 齿轮系统由传动系统和结构系统两部分组成 ,其中结构系统的动态性能对整个系统的影响最大。本文采用有限元方法 ,建立了实际单级齿轮减速器的齿轮箱有限元动力学模型 ,在工作站上用 I- DEAS软件研究了齿轮箱的固有特性 ,并用试验模态分析方法验证了固有频率的数值模拟结果。所得结果既反映了箱体的动力学性能 ,又为齿轮系统的动态特性分析奠定了基础。 展开更多
关键词 齿轮 箱体 模态分析 有限元法 减速器 固有特性 数值模拟
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海底悬跨输流管道固有特性的DQ解法 被引量：5
17
作者 包日东 毕文军 唐黎明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第11期73-76,共4页
研究在复杂的海洋环境和管内流体的耦合作用下,水下管跨振动的固有特性。将水下管跨模拟成两端受土弹簧支承和约束的一般支承输流管道,综合考虑管内外流体和管截面轴向力对管跨固有特性的影响,采用求解边值/初值问题的微分求积法(DQ法)... 研究在复杂的海洋环境和管内流体的耦合作用下,水下管跨振动的固有特性。将水下管跨模拟成两端受土弹簧支承和约束的一般支承输流管道,综合考虑管内外流体和管截面轴向力对管跨固有特性的影响,采用求解边值/初值问题的微分求积法(DQ法)分析其固有特性,建立了微分求积法的模拟方程和边界条件。数值仿真分析结果表明,管跨固有频率随两端入土端土弹簧刚度系数和管截面轴向拉力的增加而增大,随管内流体流速和压强及管截面轴向压力的增加而减小。本文所建立的模型更接近工程实际,DQ法用于水下管跨的工程设计和分析是可行的。 展开更多
关键词 微分求积法 海底悬跨管道 弹性支承 涡激 固有特性
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TBM刀盘系统多自由度耦合固有特性及敏感度 被引量：3
18
作者 凌静秀 孙伟 +1 位作者 霍军周 邓立营 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期546-550,共5页
综合考虑时变啮合刚度、轴承刚度、综合传递误差、阻尼等影响因素,建立了TBM刀盘系统的平移-扭转-倾覆多自由度耦合动力学模型.基于实际工程项目的刀盘系统参数求解固有频率和振型,并研究系统参数对固有频率的影响及敏感度问题.研究结... 综合考虑时变啮合刚度、轴承刚度、综合传递误差、阻尼等影响因素,建立了TBM刀盘系统的平移-扭转-倾覆多自由度耦合动力学模型.基于实际工程项目的刀盘系统参数求解固有频率和振型,并研究系统参数对固有频率的影响及敏感度问题.研究结果表明,刀盘系统低阶固有频率为57和61 Hz,对应振型分别为电机和小齿轮的纯扭转振动及刀盘和大齿圈平移倾覆耦合振动,刀盘分体的切向支撑刚度和质量的敏感区间分别为3~4 GN/m和19~23 t. 展开更多
关键词 刀盘系统 多自由度耦合 固有特性 灵敏度 参数影响
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悬臂纤维金属复合薄板固有特性分析及验证 被引量：3
19
作者 许卓 李晖 +1 位作者 薛鹏程 闻邦椿 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1737-1742,共6页
通过理论与实践相结合的方式,对悬臂边界下纤维金属复合薄板固有特性进行了分析与验证.针对所研究复合薄板的结构特点,基于复合材料力学和经典层合板理论进行建模,利用正交多项式法求解其固有特性并提出计算流程,搭建相应试验系统,以TA2... 通过理论与实践相结合的方式,对悬臂边界下纤维金属复合薄板固有特性进行了分析与验证.针对所研究复合薄板的结构特点,基于复合材料力学和经典层合板理论进行建模,利用正交多项式法求解其固有特性并提出计算流程,搭建相应试验系统,以TA2/TC500纤维金属复合薄板为研究对象进行测试.结果表明,提出的计算方法所获得固有频率的结果与试验测试结果间的误差在1. 2%～4. 7%之间,对应模态振型的变化规律也完全一致,验证了所提方法的正确性. 展开更多
关键词 纤维金属复合薄板 悬臂边界 正交多项式法 固有特性
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纤维增强悬臂复合薄板固有特性分析与验证 被引量：3
20
作者 李晖 吴怀帅 +1 位作者 薛鹏程 闻邦椿 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1731-1735,1753,共6页
采用理论与实际相结合的方式,对悬臂状态下纤维增强复合薄板的固有特性进行了分析与验证.首先,基于双向梁函数法,推导了具任意纤维角度下该类型复合薄板的最大动能和应变能,明确了利用该方法获取固有频率和模态振型的原理.然后,编写了Ma... 采用理论与实际相结合的方式,对悬臂状态下纤维增强复合薄板的固有特性进行了分析与验证.首先,基于双向梁函数法,推导了具任意纤维角度下该类型复合薄板的最大动能和应变能,明确了利用该方法获取固有频率和模态振型的原理.然后,编写了Matlab计算程序,并给出了分析纤维增强悬臂薄板固有特性的具体流程.最后,搭建了固有特性测试系统,并以TC500碳纤维/树脂复合薄板为研究对象,进行了实际测试.验证结果表明,基于双向梁函数法的纤维增强复合薄板固有频率计算结果与实验结果的误差在3.7%~9.7%,且前5阶振型结果也与测试振型结果一致,进而验证了所提出的理论分析方法的正确性. 展开更多
关键词 纤维增强 悬臂薄板 固有特性 双向梁函数法 MATLAB
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