含非线性边界梁结构频响特征的实验研究

利用实验方法研究含非线性边界的梁结构频响特征。实验对象由一根矩形截面的主梁和二片与之垂直的片梁构成-T字型结构,通过在片梁两端垫放不同厚度的钢尺,使主梁的一端形成不同的几何非线性约束边界,片梁不同程度的预变形改变了主梁静平衡点的位置。实验结果发现,预变形和外激励幅值对系统的非线性频响特征影响显著,随着预变形和外激励幅值的变化,主梁的频响特征呈现出软特性、硬特性和线性特性之间复杂的演变过程。进一步的理论分析表明,预变形的存在使得系统的动力学控制方程同时含有平方和立方非线性,数值计算的结果与上述实验现象相吻合。实验研究和数值计算的结果,宏观上揭示了几何非线性约束边界中的预变形对梁结构频响特征的影响规律。

预变形对非线性结构响应特征的影响

含有大变形非线性约束的结构中,往往存在不同程度的预变形,导致系统静平衡点的改变.预变形的存在使得系统的动力学控制方程同时含有平方和立方非线性.实验结果表明,较小的激励力就能激发出含预变形非线性结构的软弹簧频响特征.以实验中的参数作仿真分析,结果表明,随着预变形的逐渐增大,非线性结构频响特征呈现从硬弹簧特性向软弹簧特性的转变,并求出了转变过程的临界变形.而随着外载荷幅值的增大,则是从软弹簧特性向硬弹簧特性转变.在不同预变形和激励力幅值下,还出现了超谐波共振和次谐波共振的现象.