变截面单元环状周期结构固有频率分裂规律研究

作     者：高楠 王世宇 夏春花 魏振航 GAO Nan;WANG Shiyu;XIA Chunhua;WEI Zhenhang

作者机构：天津大学机械工程学院天津300354 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300354 天津市非线性动力学与控制重点实验室天津300354 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年第60卷第7期

页      面：114-123页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52175109) 

主　　题：环状周期结构 变截面单元 固有频率分裂 分组模式 消除规则 

摘      要：在实际工程应用中,环状周期结构往往存在变截面单元。针对因变截面单元周期特性而导致的固有频率分裂现象,基于力矩平衡关系,采用Hamilton原理建立一般性动力学模型。以贯穿孔为例,基于经典振动理论得到固有频率及其分裂规律。考虑分组模式拓扑构型,推导具体消除频率分裂的规则,深入分析贯穿孔的孔径、数量和位置等参数对频率及其分裂行为的影响。设计试件并搭建实验台验证理论模型的正确性和消除规则的有效性。研究结果表明:由于贯穿孔使局部质量和弯曲刚度同时减小,进而导致固有频率改变,增大孔径和数量使重频频率减小,使分裂频率的分裂程度增大;保持孔径的一致性和位置的对称性可有效消除分裂。该研究方法和结论可用于工程领域类似周期结构动力学问题的研究并指导结构的设计。