一個3DOF動力學模型的理論分析和數值仿真
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市面上的結構動力學教材(振動力學、振動理論等)都會包含多自由度系統的振動理論,有時候它們可能把兩自由度系統單獨列出一章節,但筆者沒見過單獨列出三自由度系統的,這就是筆者寫此文的原因。
01 運動微分方程(動靜法)


理論中,根據下式可求解固有頻率;



02 數值仿真(模態分析)
建立一個三自由度系統。設M1=50Kg,M2=25Kg,M3=12.5Kg;K1=200000N/m,K2=100000N/m,K3=50000N/m。


03 傳遞函數
假設系統阻尼為比例阻尼,模態阻尼比恒為0.02,運行以下腳本。


04 數值仿真(諧響應分析)
在M1上施加單位力,掃頻范圍為0.01Hz到20Hz,使用比例阻尼模型。



05 附:TMD減振機理研究
先去掉M3和K3,其它參數不變,三自由度系統變為兩自由度系統。

M1上作用單位簡諧荷載,M2的位移響應:
下圖的兩個峰值,分別為:7.1164Hz,14.213Hz。

假設M3=5Kg,求K3等于多少時,M1上作用單位簡諧荷載,M2的振動響應最小。
下圖的前兩個峰值,分別為:5.8571Hz,8.3858Hz
使用scilab再算一次

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