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题名含非线性刚度节点的可展桁架结构动力学分析
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作者
董广盛
张静
吴娟
寇子明
史创
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机构
太原理工大学机械与运载工程学院
燕山大学机械工程学院
河北省轻质结构装备设计与制备工艺技术创新中心
矿山流体控制国家地方联合工程实验室
哈尔滨工业大学机电工程学院
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出处
《机电工程》
北大核心
2025年第4期735-745,共11页
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基金
国家重点研发计划项目(2023YFB3407101)
山西省科技创新领军人才团队项目(202204051002003)
海安太原理工大学先进制造与智能装备产业研究院开放研发项目(2023HA-TYUTKFYF026)。
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文摘
针对可展桁架结构的稳定性,以及在精度分析中难以体现节点的非线性刚度特性影响的问题,提出了一种基于非线性刚度连接的简单建模方法,以四单元结构测试件(STA)空间伸展臂为例,研究了不同非线性刚度特性对结构动力学特性的影响。首先,使用增量割线刚度法线性化简化了非线性刚度特性曲线;然后,将多个模拟节点不同自由度上的非线性刚度特性Combin39弹簧单元组成了一个新的单元,并将简化后的非线性刚度特性输入到对应的弹簧单元中;最后,把组建的新单元添加到梁单元的末端,完成了对含非线性刚度节点梁单元的建模,验证了该建模方法的正确性;使用该方法研究了不同因素引起的非线性刚度特性对STA伸展臂固有频率的影响。研究结果表明:使用该建模方法得到的动力学分析结果与相关研究结果具有高度一致性;在回滞特性分析中,激振力的增加使结构的固有频率从2.341 Hz降低到2.232 Hz;而在三次弹簧特性研究中,激振力增加使结构固有频率从2.416 Hz增加到2.464 Hz。因此,不同刚度特性下的激振力对结构固有频率的影响趋势可能不同;各种刚度特性下,不同阶段刚度的增加均会引起整体刚度的增加,最终导致结构响应频率增加。该节点建模方法能够灵活处理各种刚度特性曲线,并且在面对不同形式的连接时表现出较高的通用性。
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关键词
非线性刚度特性
空间伸展臂
半刚性连接
节点建模方法
四单元结构测试件
动力学分析
固有频率
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Keywords
nonlinear stiffness characteristics
space extension arm
semi-rigid joints
joints modeling method
four-element structural test article(STA)
dynamic analysis
intrinsic frequency
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分类号
TH113
[机械工程—机械设计及理论]
V414.2
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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