梁型构件的弯曲共振实现方法及应用研究

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1、１单位代码１０１８３分类号：ＴＨ７８：研究生学号：公开：２０１５４１４０２７密级吉林大学硕士学位论文（专业学位）梁型构件的弯曲共振实现方法及应用研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭｅｔｈｏｄａｎｄＡｉｆＢｅｎｄｉｎｐｐｌｉｃａｔｏｎｏｇＢ－ｅＣｏｍｏｎｅｎＲｅｓｏｎａｎｃｅｆｏｒｅａｍｔｙｐｐｔｓ作者姓名：刘学飞类别：工程硕士领域（方向）：机控技术指导教师：张学成教授企业导师：卢长城高级工程师＾培养单位：机械科学与工程学院２０１８年５月未经本论文

2、作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士（或硕士）学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均

3、已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：年Ａ月曰＞丨７ｊｏ—————————————————————梁型构件的弯曲共振实现方法及应用研究—————————————————————ResearchonMethodandApplicationofBendingResonanceforBeam-typeComponents—————————————————————作者姓名：刘学飞领域（方向）：机械工程指导教师：张学成教授企业导师：卢长城高级工程师学位类

4、别：工程硕士答辩日期：2018年06月02日摘要摘要梁型构件的弯曲共振实现方法及应用研究梁型构件在工业工程中应用十分广泛，多数梁型构件承受交变弯曲应力作用，容易发生疲劳损伤破坏，限于梁型构件尺寸较大，使用传统低频加载方法完成疲劳试验相当费时耗能。提高加载频率，缩短试验时间，提高试验效率，降低试验成本越来越成为梁型构件弯曲疲劳试验的发展趋势。梁型构件的弯曲共振疲劳试验方法利用了共振加载原理，可以大幅度提高试验效率。本文以梁型构件弯曲振动力学原理为基础，利用梁型构件的横向弯曲振型的固有属性，进行加载。并以管道和轨枕为

5、例，对梁型构件弯曲共振的实现方法，比如共振放大原理、固有频率调整方法、激振源的设计、工程计算以及试验装置的设计进行探索研究。（1）对梁型构件弯曲振动基本原理进行阐述，并对自由约束梁和简支梁进行共振放大原理分析，给出相应振型函数、固有频率以及节点位置的理论解析解；给出通过增加两端配重调整试件固有频率的方法。（2）对激振源问题进行研究，设计了一种新型的偏心距径向无级连续调节的惯性激振器，并对激振器加载原理进行分析说明；新型激振器通过组合使用可以实现圆周力加载，单向激振力加载，交变力偶加载等，可应用于多种不同的加载场合

6、。（3）针对无约束梁构件弯曲振动，以无缝钢管的弯曲疲劳试验为例，给出了振动参数的工程计算方法，包括曲率半径求解应力的方法，建立单自由度振动模型近似求解振动功率和激振力。通过有限元模型求解振动参数，给出固有频率和节点位置随试件两端配重增加变化的一般规律。为管道弯曲疲劳试验装置的参数的设计提供计算依据。（4）给出梁型构件弯曲共振的实例应用，以自由约束梁振动原理为基础设计了管道弯曲共振疲劳试验装置，以简支梁弯曲振动原理为基础设计了轨枕弯曲共振疲劳试验装置，并对实验装置做出有限元分析，确保其实现动态加载的可行性。I吉林大

7、学硕士学位论文（5）为了探究梁型构件弯曲共振实现方法的可行性，验证工程计算的准确性，以管道弯曲共振试验装置为例进行多次实验探究。实验结果表明，以梁的弯曲共振原理进行疲劳试验的方法是可行的，自由约束梁模型的工程计算结果与实验结果误差在10%以内，特别是针对固有频率和节点位置的有限元算法误差在5%以内，验证了工程近似计算方法是正确的。关键词：梁型构件，弯曲共振，激振器，疲劳试验，工程计算，共振放大IIAbstractAbstractResearchonMethodandApplicationofBendingReso

8、nanceforBeam-typeMemberBeammembersarewidelyusedinindustrialengineering.Mostbeammembersaresubjectedtoalternatingbendingstressandarepronetofatiguedamage.Duetothelimitedsizeofbeammembers,fat