NVH_動剛度的定義

對于線性系統,剛度表示為作用在系統上的載荷力F與其受力變形量D之間的比值。正如系統的模態參數(振型,頻率與阻尼),剛度也是系統的固有特性,它不受外界載荷和響應的影響。在系統中施加靜力載荷并測量位移響應,兩者之比就可以得到系統的靜剛度,表達式如下:

K=F/D

其中,k為靜剛度,單位N/mm;

D為位移響應,單位mm;

F為載荷,單位N。

當在系統中施加動態載荷(載荷隨頻率變化而變化)并測量位移響應,兩者之比就可以得到系統的動剛度,動剛度表達式推導如下。

對于一個單自由度彈性阻尼系統,其動力學方程為:

1.jpg

NVH_動剛度的定義的圖2

將位移響應x與激勵力f設為:

2.jpg

NVH_動剛度的定義的圖4

將上式代入振動方程可得動剛度的表達式為:

3.jpg

NVH_動剛度的定義的圖6

從動剛度的表達式可以看出,動剛度是與激勵頻率有關的函數,剛度值隨著頻率ω的變化而改變,而不再是一個固定值,其中包含著實部和虛部,其幅值為:

4.jpg

當激勵頻率ω=0時,動剛度與靜剛度相等,說明靜剛度是動剛度的一種特殊情況。

從動剛度的幅值表達式可以看出,動剛度的值除了與系統靜剛度k和激勵頻率ω有關外,還與系統的質量m和阻尼c有關。當系統在某一頻率段內出現動剛度不足需要對系統進行優化的時候,可以從提高系統靜剛度,調整質量,增加阻尼,改變激勵頻率等方向對系統進行針對性優化,達到提高系統動剛度的目的。

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