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旋转内接悬臂梁的刚柔耦合动力学特性分析
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O182[理学—数学;理学—基础数学]
  • 作者机构:[1]南京理工大学理学院,南京210094, [2]南京工程学院材料工程学院,南京211167
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11272155,11132007,10772085)、江苏省“333工程”(批准号:BRA2011172)和南京工程学院校级科研基金(批准号:QKJB201203,CJK2010004)资助的课题.
中文摘要:

对固结于旋转刚环上内接柔性梁的刚柔耦合动力学特性进行了研究.在精确描述柔性梁非线性变形基础上,利用Hamilton变分原理和假设模态法,在计入柔性梁由于横向变形而引起的轴向变形二阶耦合量的条件下,推导出一次近似耦合模型.忽略柔性梁纵向变形的影响,给出一次近似简化模型,引入无量纲变量,对简化模型做无量纲化处理.首先分析在非惯性系下内接悬臂梁的动力学响应,并与外接悬臂梁进行比较;其次研究内接悬臂梁的稳定性;最后分析内接悬臂梁失稳临界转速的收敛性.研究发现,与外接悬臂梁存在动力刚化效应不同,内接悬臂梁存在着动力柔化效应;给出了内接悬臂梁无条件稳定的临界径长比以及失稳的临界转速的计算方法;若第一阶固有频率随转速增大而减小,则该内接悬臂梁处于有条件稳定;随着模态截断数的增加,内接悬臂梁失稳的临界转速减小且有收敛值.

英文摘要:

The rigid-flexible coupling dynamic properties of an internal cantilever beam attached to a rotating hub are studied in this paper. Based on the accurate description of non-linear deformation of the flexible beam, the first-order approximation coupling model is derived from Hamilton theory and assumed mode method, taking into account the second-order coupling quantity of axial displacement caused by transverse displacement of the beam. The simplified first-order approximation coupling model which neglects the effect of axial deformation of a beam is presented. The simplified model is transformed into dimensionless form in which dimensionless parameters are identified. Firstly, the dynamic response of an internal cantilever beam is compared with that of an external cantilever beam, which are both in non-inertia system. Then, the stability of an internal cantilever beam is analyzed. Finally, the convergence of critical rotating speed of an internal cantilever beam is analyzed. Generally, it is pointed that an internal cantilever beam has a dynamic softening phenomenon, which is different from the dynamic stiffening phenomenon of an external cantilever beam. The critical ratio of the internal radius to the length of the beam for unconditional stability and the critical rotating speed of conditional stability of an internal cantilever beam are derived. When the first natural frequency decreases as the rotating speed increases, the dynamic system of the internal cantilever beam is conditionally stable. As the number of modes increases, the critical rotating speed of an internal cantilever beam decreases, and it has a convergent value.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876