基于Rayleigh-Ritz法的伸缩臂瞬态动力学分析.pdf

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1、机械设计与制造第1期184MachineryDesign&Manufacture2015年1月基于Rayleigh-Ritz法的伸缩臂瞬态动力学分析董作见，吴晓，罗涛，熊刚(西南交通大学机械工程研究所，四川成都610031)摘要：伸缩臂的瞬态动力学分析对伸缩臂的设计和使用具有重要的指导意义。基于Rayleigh—Ritz分析法对高空作业车的伸缩臂进行瞬态动力学分析。通过定义Rayleigh阻尼系数和模态分析获得所需的频率范围，然后计算出Rayleigh阻尼系数。分别在三个工况下完成了伸缩臂的瞬态动力学分析，获得了结构VonMises等效应力随时间变

2、化的曲线以及伸缩臂头部位移随时间振动情况的曲线。并探讨了不同频率范围下Rayleigh阻尼系数和阻尼比对结构振动的影响，为伸缩臂的瞬态动力学分析研究提供参考。关键词：伸缩臂；瞬态动力学分析；阻尼系数；阻尼比中图分类号：TH16；TU646文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)Ol一0184—03TelescopicBoomTransientDynamicsAnalysisBasedonRayleighRitzMethodDONGZuo-jian，WUXiao，LUOTao，XIONGGang(InstituteofMechanica

3、lEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，SichuanChengdu610031，China)Abstract：Thetransientdynamicsanalysisoftelescopicboomhasanimportantguidingsi~ifco1147etothedesignandu$e．BasedOntheRayleighRitzmethodanalyzesthetransientdynamicsofthetelescopicboomofaerialworkplatformtruck．Byde

4、finingtheRayleighdampingcoefficientandmodalanalysisobtainstherequiredrangeoffrequencies，andthencalculatestheRayleighdampingcoefficient．RespectiveZyunderthreeconditionstocompletetransientdynamicsanalysisoftelescopicboom，obtainstheVonMisesequivalentstresschangingwithtimeandteles

5、copicboomheaddisplacementofvibrationchangingwithtime．DiscussestheinfluenceoftheRayleighdampingcoeficientanddampingratiounderdifferentfrequenciesonthestructurevibration，toprovidethereferenceforthetransientdynamicsanalysisoftelescopicboonKeyWords：TelescopicBoom；TransientDynamics

6、Analysis；DampingCoeficient；DampingRatio[c]：：[](1)1引言式中：％、广比例系数，分别具有S和S量纲。伸缩臂在变幅机构及回转台启制动时，将承受强烈的振动式(1)中的。、可以通过测量结构的阻尼比得到同。根据式冲击。振动冲击会影响高空作业人员的安全及舒适性，同时产生(2)可以确定比例系数。的交变应力幅也会影响结构的疲劳寿。因此准确描述和计算(n=a0／(2~)+l∞／2(2)伸缩臂在外部激励下的动态性能，对伸缩臂的设计和使用具有重式中：『_第n阶阻尼比；—第n阶振动频率。要的意义嘲。如果已知两个任意振型的阻尼

7、比、，分别代人上式，即可连续复杂结构的动力学问题通常采用数值解法，数值解法求出比例系数oto、Ot1：不仅可以为结构的动力学分析提供一定精度的数值解，同时还能通过分析得到结构动态性能的各种规律。大中型结构的动力学问题求解常采用Rayleigh—Ritz分析法、子空间迭代法、Lanczos法嚣㈩等[41。Rayleigh阻尼简单、方便，因而在结构动力学分析中广泛应式中：、意两阶振动频率；、一与振动频率相对应的结构用。振型阻尼比，工程中常取结构振型阻尼比都相同，即=2Rayleigh阻尼计算。钢结构阻尼比一般取阻尼比为(0．008—0．05)，取结构阻

8、假设结构的Rayleigh阻尼矩阵为刚度矩阵和质量矩阵的线尼比为O．05【7】。性组合[51，即：将代入(3)可以简化为：