弦梁模態計算公式和數值仿真對比

    自從有了數值仿真,結構計算變的很方便。但不要以為這樣就解放了工程師,因為省下來的時間被用來解決新的問題。所以數值仿真未曾解放誰。所有的工具的發明都不會解放人類,解放人類的只有自己解放自己。

弦梁的簡單模型都有固有頻率計算公式,筆者今天做個無聊的對比,檢驗一下數值仿真的能力。

弦梁模態計算公式和數值仿真對比的圖1

設內張力100N,線密度0.01kg/m,弦長1m

頻率理論解:50Hz,100Hz,150Hz

頻率數值解:50.06Hz,100.52Hz,151.77Hz

仿真要點:弦一端固定,另一端約束橫向位移,施加縱向荷載,預應力模態分析,弦要足夠細,理論公式才成立,否則不是弦振動,而是梁振動。

弦梁模態計算公式和數值仿真對比的圖2

設E=210GPa,I=1000mm^4,線密度0.88kg/m,梁長1m

頻率理論解:55.02Hz,151.65Hz,297.34Hz

頻率數值解:54.96Hz,151.40Hz,296.5Hz

仿真要點:無

弦梁模態計算公式和數值仿真對比的圖3

設E=210GPa,I=1000mm^4,線密度0.88kg/m,梁長1m

頻率理論解:37.92Hz,122.89Hz,256.35Hz

頻率數值解:37.88Hz,122.68Hz,255.73Hz

仿真要點:無

弦梁模態計算公式和數值仿真對比的圖4

頻率理論解:24.27Hz,97.08Hz,218.44Hz

頻率數值解:24.25Hz,96.95Hz,217.96Hz

仿真要點:右端點是否約束縱向自由度不影響求解結果。

弦梁模態計算公式和數值仿真對比的圖5

頻率理論解:8.65Hz,54.18Hz,151.73Hz

頻率數值解:8.64Hz,54.12Hz,151.42Hz

仿真要點:左端點的六個自由度都必須約束。

弦梁模態計算公式和數值仿真對比的圖6

頻率理論解:37.92Hz,122.89Hz,256.35Hz

頻率數值解:37.87Hz,122.65Hz,255.64Hz

仿真要點:左端點的六個自由度都必須約束,右端點是否約束縱向自由度不影響求解結果。

弦梁模態計算公式和數值仿真對比的圖7

頻率理論解:55.02Hz,151.65Hz,297.34Hz

頻率數值解:54.94Hz,151.32Hz,296.28Hz

仿真要點:左端點的六個自由度都必須約束,右端點是否約束縱向自由度不影響求解結果。

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