铰链对含铰结构非线性动力学特性影响分析

摘要：

针对可展结构中铰链带来的展开后非线性动力学问题,建立了含铰结构的动力学模型.基于铰链侧向和径向的几何约束关系,分析了不同约束条件下的铰链非线性特性.基于谐波平衡法(HBM),对含铰结构的非线性变量进行一次谐波展开,得到铰链非线性力的谐波展开表达式,将含铰可展结构的非线性动力学方程转化为代数方程.分析了铰链在不同非线性特性下各参数对结构动态特性的影响,得到结构固有频率随铰链间隙、刚度和激振力的变化规律.考虑铰链的非线性特性,通过固有频率脊线求解,得到结构固有频率极值随铰链数量、位置和刚度的变化曲面,并对其进行非线性拟合,得到铰链参数对结构固有频率的影响函数,其计算方法和结果在多维复杂结构中具有一定的扩展性,为可展结构的设计和研究提供参考.利用龙格库塔法对非线性结构进行数值仿真,得到结构的固有频率变化曲线,仿真结果表明了利用HBM进行含铰结构动力学分析的正确性.

关键词：可展结构、铰链、含铰结构、非线性振动、谐波平衡、频率特性

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分类号：V414.2;TU311.3(基础理论及试验)

资助基金：国家自然科学基金50935002,11002039;高等学校学科创新引智计划B07018National Natural Science Foundation of China50935002,11002039;“111” ProjectB07018

在线出版日期：2014-06-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1433-1445