结构动力学中的预应力模态分析 ——预应力模态

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弦振动

先来看一个众所周知且和预应力模态有一定关联的例子——弦振动。

一根绳子在自然状态下是没有刚度的,可以被折叠成任意形状,在不施加外力的情况下无法恢复到初始状态。

结构动力学中的预应力模态分析 ——预应力模态

拨动没张紧的吉他琴弦时,吉他无法发出声音,因为琴弦没有抵抗横向变形的能力,即没有横向刚度,因而无法振动发声;但当琴弦绷紧后,即琴弦两端加上一定的拉力时,便有了抵抗横向变形的能力了,这个能力和拉力的大小有关,拉力越大,琴弦的“横向刚度”越大,振动的频率越高,进而就可以发声了。

结构动力学中的预应力模态分析 ——预应力模态

预应力模态

接下来考虑轴向力作用在梁的情况。

梁自身是具备抵抗弯曲的能力的,即具有抗弯刚度,记为k0。当它受到一个恒定的轴向力F时,由于轴向和横向正交,因此,轴向力不会引起弯曲的变化,通常这样理解没有问题。

但是~~~~~~

回想一下梁的线性屈曲分析(以后会具体介绍)。我们假设梁发生了一个小的弯曲,轴力会对梁的弯曲产生影响,拉力会使梁“更容易”恢复到直线状态,而压力会使梁恢复到直线状态变得“更困难”。

结构动力学中的预应力模态分析 ——预应力模态

这好像轴力给梁的弯曲方向增加或减少了一个刚度kg,我们把这个刚度叫做“几何刚度”,它表示结构在轴向载荷作用下引起的屈曲趋势,依赖于结构的形式和载荷条件。此时,梁的抗弯刚度修改为了k=k0-kg。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-426076.html

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