噪声与振动控制

噪声与振动控制 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (5): 14-20.

• 振动理论与数值解法 • 上一篇    下一篇

一种高阶频率可控的大变形梁单元

张志刚1, 2，王栋银1, 2，马新旋1, 2，王良文1，王才东1   

  1. （ 1. 郑州轻工业大学河南省机械装备智能制造重点实验室，郑州450002；
    2. 郑州轻工业大学河南省新能源汽车轻量化设计与制造工程研究中心，郑州450002 ）
  • 收稿日期:2023-04-04 修回日期:2023-05-19 出版日期:2024-10-18 发布日期:2024-10-10

A Large Deformation Beam Element with Controllable High-frequency

  • Received:2023-04-04 Revised:2023-05-19 Online:2024-10-18 Published:2024-10-10

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摘要： 针对大变形梁刚柔耦合系统数值仿真效率低的问题，提出一种高阶频率可控的平面梁单元。选取节点位置矢量和首末两端节点处的轴向位置梯度矢量为整体参数，利用三次样条插值构造梁的形心线；依据Euler-Bernoulli梁变形假设，由形心线切向确定梁截面转角。从在模型层面滤除系统高频分量入手，采用一小段时间域内的平均内力代替虚功率方程中的瞬时内力，推导包含附加惯性项和阻尼项的大变形梁的控制方程。通过调整平均内力的时间区间长度参数，实现对系统方程中高频分量的控制，从而使常规显式算法也能被应用于传统刚性问题的仿真求解。数值算例表明应用所提出的大变形梁单元对刚柔耦合系统建模，能够在保证计算精度的同时大幅提升仿真求解效率。

关键词: 振动与波, 大变形梁, 高频分量, 三次样条, 刚性问题, 刚柔偶合