研究生机械动力学与动态特性分析课程大作业

《研究生机械动力学与动态特性分析课程大作业》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、研究生机械动力学与动态特性分析课程大作业1、用机械网络分析以下系统的简化模型：画出下面系统的机械网络图，设计和分析减震效果。（1）碎石机（用双重动力减震器）（2）风镐（用一个动力减震器）M1M2M3K2K3K1pcoswt（1）M1M2K2K1手镐（2）（1）解：如图（1）碎石机模型中：M1和K1构成主系统，pcosωt为施加在主系统的激振力；M2、K2及M3、K3组成复式双重动力减震器系统，对主系统产生的震动进行减震。现用机械网络图分析其减震效果。图1碎石机机械网络图由此可分别计算其阻抗，接着得到总阻抗，再计算总导纳。对于K2、M2系统有：同理有，对于K3、M3系统：由

2、此可以计算总阻抗为：所以总导纳为：由此，在M1上作用的激励后，激励振幅为，可以求出M1的振动幅值相应为：当M1的振动幅值X=0时，即减振效果达到了最好，为此应有：解此方程有：或因此，对于碎石机双重动力减震器的设计应该使得和，这样才能得到最佳的减振效果。由于该碎石机采用了双重动力减震器，只要满足或者，即可达到较好的减振目的。复式双重减震器的减震频带较宽，所以适用于激扰频率变化或激扰含有多种频率成分的场合。（2）解：如图（2）碎石机模型中：M1和K1构成主系统，手镐上施加主系统激振力；M2、K2组成单式一个动力减震器系统，对主系统产生的震动进行减震。现用机械网络图分析其减震效

3、果。设手镐施加的激振力Fsinωt，M1、M2的位移分别为x1、x2。如图2所示。图2风镐力学模型和机械网络图根据机械网络图，可直接列出系统的运动方程：{F}=[Z]{X}(1)式中，{F}为结点力向量幅值，且{F}=。x1{X}为位移列向量幅值，且{X}=。[Z]为位移阻抗矩阵，且[Z]=。由式(1)可得：{X}=[Z]{F}=[H]{F}其中[H]为导纳阵，[H]=[Z]=上式中：因此可得：==若要消除M1、K1主系统的振动，即在M1点激振时，其位移响x1应等于零，即=0，得出，此频率即为反共振频率，当激振力的频率等于该频率时，M1的位移等于零。因此在设计减振器时，只

4、要合理地选择减振器的质量、刚度，使它在单独振动时的固有频率等于激振力的频率，就能够消除M1的振动。单式减震器主要用在外力角频率不变ω的场合，或者当外力角频率改变时，能控制单式减震器的固有角频率（K2/M2的平方根）随外力角频率ω成正比变化的场合。2、结合实际研究课题，以一实际结构或机器为对象，作FRFS测试分析。试述：1）目的2）方法、原理3）实验装置，过程4）数据处理，结果讨论解：用FRFS分析检测结构损伤的信息FRFS(FrequencyFesponseFunctions)定义为频响函数。FRFs则为相关的测试分析技术，FRFs就是响应函数除以激励力，因为这些函数不包

5、含力信息，它们只决定于结构的质量、刚度和阻尼性能。频响函数是结构系统的固有特性，它可以通过作用于系统的激励）和对应的响应来描述。上式中，H()频率响应函数，）为激励函数，）输出函数。1）目的基于频率响应函数理论知识对结构损伤进行检测，在相同频段上可提供更多结构损伤信息，同时说明传感器布置在结构的不同位置都可检测结构的损伤，并且证明随机振动的大小不影响结构损伤检测的效果，为频响函数法在现场实测结构的损伤提供了依据。2）方法、原理结构中的损伤改变结构的动力特性和动力响应，因此根据结构动力特性和动力响应的改变可检测出结构中存在的损伤。基于振动响应测试的结构损伤检测的频响函数(F

6、RFs)法得到重视。目前对实际在线结构的研究往往是采用环境激励的方法。使用环境激励不破坏结构的特性及边界条件，不需要专门的激振设备。其中的环境激励在数据处理中被看作为各态历经的随机过程。频响函数为输出的傅里叶变换与输入的傅里叶变换之比，表达式如下H()=）/）设x(t)为随机激励信号，y(t)为随机响应信号，且x(t)、y(t)均为各态历经的平稳随机过程。如激励x(t)的自谱为Sxx(ω)，激励x(t)和响应y(t)的互谱为Sxy(ω)，则上式的频响函数亦可表达为:H()=Sxy(ω)/Sxx(ω)（2）由于频响函数是结构的固有特性，结构的损伤势必引起频响函数的变化。这也

7、预示着可用频响函数作为指标进行结构的损伤检测。3）实验装置，过程试验中采用的实验模型及传感器布置示意图见图1。其中杆件截面尺寸为12×12mm。质量块为80×80×80mm的立方体。结构的损伤（用手锯锯开）在杆件上设置的宽1mm，深分别为1mm、3mm、5mm、7mm的裂缝来模拟。环境激励由DY-300-2-60电动振动系统产生的施加于结构基础的随机激励来模拟。激励的功率谱密度的大小为0.3(m/s2)2/Hz，激振频率带宽为10Hz-300Hz。激励由安装在结构基础处的传感器采集，响应由在裂缝上、下各50mm的两只传感器采集