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细长梁结构振动模态的分析方法研究

沈展鹏;陈海波

  工程应用中,会遇到很多细长梁结构的求解问题,通常当梁结构的横截面尺寸远小于长度时,可将其简化为欧拉梁处理。而在结构振动问题中,通常须先进行模态分析,其准确性对整个问题的求解通常是至关重要的。但在高阶模态的计算中,由于剪力和转动惯量的作用越来越明显,欧拉梁的假设已经不适用了,必须用铁木辛柯梁进行分析。本文以ANSYS有限元软件为工具,分析两种梁模型在模态计算结果上的差别,并引入理论计算结果加以对比分析,试图找出一种在工程分析中能有效得到准确模态信息的方法。本文先以一个等截面的矩形简支梁为例,比较了理论计算和ANSYS有限元软件中各种梁单元计算结果的差异。同时用三维体单元进行细密划分的ANSYS分析结果作为真实模态结果,发现它处在欧拉梁和铁木辛柯梁计算结果之间,更接近于后者。然后,更具体的,以一个薄壳变截面变厚度细长梁(爱国者导弹模型)为例,再次详细比较各种梁单元计算结果,给出了软件计算的详细设定,指出了工程实际计算中类似问题需要特别注意的问题,以及在模型单元类型选取上应该遵循的大致法则。……