一种基于功率流的梁结构固有频率分析方法

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成果名称: 一种基于功率流的梁结构固有频率分析方法 关键字: 应用行业: 建筑业
高新技术领域: 城市建设和社会发展 所在地: 河北省 知识产权类型: 发明专利
知识产权编号: ZL201710828302.1 成果体现形式: 发明专利 成果属性:
成果所处阶段: 成果水平: 国内一般 研究形式:
学科分类: 战略新兴产业: 请选择... 课题来源:
第一完成单位名称: 华北电力大学(保定) 第一完成单位属性: 技术成熟度:
合作方式: 专利许可 交易价格(万): 面议 所属十强产业:

一种基于功率流的梁结构固有频率分析方法,所述方法包括以下步骤:a.确定梁结构的模型参数;b.建立梁结构的有限元模型,在梁指定处作用不同频率的简谐力,对梁结构进行模态分析,得到梁结构的模态信息;c.生成功率流模型,计算不同频率简谐力作用下的振动功率大小,得到不同频率简谐力作用下的功率流;d.绘制频率—功率曲线,找出功率流的各个极大值所对应的频率,这些频率即为梁结构的固有频率。本发明采用有限元功率流方法,根据振动能量的大小确定梁结构的固有频率。采用该方法对某些截面为矩形的简支梁结构进行分析时可以去除虚假模态,具有计算量小,计算精度高等优点,可以方便、准确地求得梁结构的固有频率。

本发明涉及一种能够方便、准确地求得梁结构的固有频率的方法,属于数据处理技术领域。

本发明采用有限元功率流方法,根据振动能量的大小确定梁结构的固有频率。采用该方法对某些截面为矩形的简支梁结构进行分析时可以去除虚假模态。这是因为,这种简支梁在利用传统的有限元软件分析得到固有频率时,每阶的频率是从小到大依次排列的,其中包含不同方向的各阶频率,因此无法直接得到某个方向的各阶频率。而本发明是计算指定方向的能量大小,所以得到的各阶固有频率即指定方向的频率,没有其它方向的频率存在。本发明具有计算量小的优点,可以方便、准确地求得梁结构的固有频率。

梁作为一种常见的结构形式,在机械和土木等工程领域有着广泛的应用,研究其振动特性不但有很大的理论价值,更有着实际的工程应用价值。振动是一个非常复杂的物理过程,超限将会使梁结构过早地损坏,特别是当外部激励达到梁的固有频率时,将会使梁发生共振效应而加速损坏,因此共振在实际工程中是必须避免的情况。当前的固有频率分析方法,主要是通过振幅的大小来确定各阶的固有频率,研究人员尝试了运用实验、软件以及解析公式的方法求解梁的固有频率。但是这些方法都不能从能量的角度反映振动的大小,无法提供振动特性的全部信息。有文献报道了一种虚拟仪器技术方法,该方法的缺点是实验工具多、成本高、信号采集困难。还有文献报道了一种有限元软件测量梁固有频率的方法,该方法的缺点是在测量截面为矩形的简支梁的时候,会出现多余的虚假模态。另有一种采用瑞利‑里兹能量解析法求固有频率的方法,该方法的缺点是计算量大,求解不精确并且不能可视化。综上所述,现有的固有频率分析方法均不理想,如何方便、准确地求得梁结构的固有频率及振动特性的全部信息一直是有关学者面临的难题。

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