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1、SimWe仿真论坛-(邀请注册)s ArchiverSimWe仿真论坛-(邀请注册) I02：数学与力学科学 预应力是否会对结构的固有频率产生影响?学界雏鹰 发表于 2009-7-3 17:30预应力是否会对结构的固有频率产生影响?i=s 本帖最后由 zsq-w 于 2009-8-17 12:13 编辑 /isize=5 font=宋体size=5 请问各位各位大师：预应力是否会对结构的固有频率产生影响？即结构在有预应力和无预应力的情况下，固有频率是否一样:funk: ？/size/font/size zsq-w 发表于 2009-7-4 09:53显然不一样。你可以想象一个受预拉力的简支梁，
2、其刚度增大，所以固有频率增大。 sp60 发表于 2009-7-4 23:07我做过实验显然不一样 lugy234 发表于 2009-7-30 18:15想一下,一个弹簧被压缩一定距离后的固有频率会变吗? yzx088 发表于 2009-8-14 15:52肯定不一样 iambadman 发表于 2009-8-15 00:52我觉得不会。因为如果系统没产生大的几个变形，刚度矩阵是不变的。固有频率和力加载没关系，只和约束有关。个人观点。 iambadman 发表于 2009-8-15 00:59另外看到一个论文进行了5根预应力梁的动力试验,结果表明:预应力梁的固有频率随预应力的增加而增加,这与经
3、典的轴力作用下各向同性材料梁的理论分析结果完全相反.为此,将预应力梁视为各向同性材料梁,采用IstOpt软件对试验数据进行拟合,得到梁频率计算时的刚度修正公式,并将频率计算结果与试验结果及相关文献上的三个修正公式的计算结果进行了对比分析,结果表明:提出的计算公式用于梁的一阶频率计算时,计算值与实测值误差较小,而且能较好地反映频率随预应力的变化趋势,比已有的修正公式更适用;计算梁的二阶频率时误差稍大,也具有一定的适用性;进行梁的三阶及以上频率的计算时存在较大误差,有待进一步的研究. iambadman 发表于 2009-8-15 01:07我个人是觉得上面的论文是有问题的甚至是错误的。如果足够小
4、的扰动，如果是线性系统，固有频率是不受影响的 jiguixiu 发表于 2009-8-15 14:00预应力应该有的，因为单元的刚度是矩阵包括几何刚度矩阵和初应力矩阵的，初应力对结构的频率肯定是有影响的，你想想一个橡皮筋，拉紧和放松，频率能相同吗？有些软件可能没有考虑初应力矩阵对结构刚度的影响，或者有些是需要单独设定的是否考虑初应力对刚度的影响。 iambadman 发表于 2009-8-16 11:06晕，我贴的一个论文被评分了，不是像样的论文啊，我只是贴一下，如果有误导，不是我本意啊，而且我也不认可这个论文的观点，只是表达这个可能大家看法不同，或者容易有不同（错误）意见。我的观点是如果是线
5、性范围内（弹性范围内），预应力部影响固有频率。 zsq-w 发表于 2009-8-16 14:10b url=http:/ iiambadman/i /b评分仅针对你贴的资料了。我以前在一本振动力学教材（现在记不清是谁编写的）上，明确说明了：预应力对结构的频率是有影响的。在一次固体力学的课堂上，我的一位老师也说过预应力对频率是有影响的。如果手头有书的话，ls兄弟可查看下有没有说明。 iambadman 发表于 2009-8-16 18:36谢谢楼上，我晚上去找找看。 phd9992000 发表于 2009-8-17 15:07有预应力的结构和没有有预应力的结构尽管外表一样，内部是不一样的。所以
6、固有频率应当也不一样。 dreamlb 发表于 2009-8-17 19:14不好意思，下午超忙，才看到，随便说说我的看法：模态计算的公式：mu+ku=0预应力的作用会改变结构刚度，即k，因此我觉得预应力会对结果的固有频率产生影响。这对于螺栓结构的模态计算尤为明显，计算模态时需考虑其预应力。具体计算可以，第一个分析步施加产生预应力的载荷（或者直接施加螺栓预应力），然后计算模态。不过仍然有个疑惑，预应力的影响是否只这么简单呢？我觉得预应力的施加，应该是把这个线性的系统改变为非线性的了，而现有的有限元软件算法不能计算非线性模态。也就是说只考虑预应力的存在而忽略其产生的应变影响（或者消除其应变），结
7、构的固有频率也是改变了的。不过这个似乎不是软件能考虑的了 zsq-w 发表于 2009-8-17 19:30我记得我以前的老师给我们讲了一个工程实例：如何测量斜拉桥结构中拉杆的拉力。这个可不是贴应变片那么简单就能搞定的。老师给我们写了一堆公式，现在我自然记不得了，基本原理就是：s1.对于这些斜拉杆，拉力的大小影响其固有频率（存在定量关系）；s2.拿个仪器来叩击斜拉杆，侧出其近似的固有频率（很近似了）；用这个频率反推斜拉杆所受拉力。这个例子，定性的讲，这些斜拉杆虽然也是两段简支，但是杆处于绷紧状态，所以刚度自然受到影响（拉杆刚度明显增大），所以固有频率是改变的。ps：此案例分析均属于杆件仍处理线
8、弹性阶段（即材料线性）。 iambadman 发表于 2009-8-17 20:13我还没调过弯来。谢谢两位的详细解释，我得再消化消化 zsq-w 发表于 2009-8-17 20:25quote我还没调过弯来。谢谢两位的详细解释，我得再消化消化size=2color=#999999iambadman 发表于 2009-8-17 20:13/color url=http:/ dreamlb 发表于 2009-8-17 20:43b url=http:/ izsq-w/i /b好的，我做了个简单的例子，是一个梁受力和不受力的模态分析。1、直接进行模态分析，结果如下： attach213149/a
9、ttach2、先对梁进行压力载荷施加，第二步进行模态分析。注，线性扰动分析不占用时间，只是延续上一步阶数的状态。结果：attach213150/attach iambadman 发表于 2009-8-18 19:10楼上，你的梁怎么会是前6阶都小于1，不符合常识吧。还是你的取值有问题？细，极细？而且长？然后弹性末量非常小？ iambadman 发表于 2009-8-18 19:11再细细看了，不是小于1，是10-4方，太特别的一阶模态了。 iambadman 发表于 2009-8-18 19:14我还是比较坚持如果没有大变形，是不影响刚度距阵的。或者至少说可以忽略。 敦诚 发表于 2009-8
10、-19 12:16个人感觉应该不一样！但是理论方面我也说不清啊 iambadman 发表于 2009-8-19 19:01虽然很多人，或者说是大部分人都觉得预应力导致固有频率变化，我个人是非常的困惑。我再说一下我的理由：针对一般的工程上的机构而言，在弹性范围内工作，没有大变形。当有预紧力时，结构形状如果没有发生变化（就是不考虑理想情况，不考虑几何非线性）。这个时候，当你对结构施加力的时候，结构产生的变形量我个人觉得是和没有预紧是一样的。就好比一个弹簧，你先用5牛顿压缩5毫米作为预紧，然后你正式加1牛顿，结构的变形依然是1毫米，而和你有没有事先加5牛顿没关系。也就是结构的刚度没变。结构的刚度没变
11、，质量分布没变，当然固有频率不变了。至于有人用线这样的“类似线”的结构来说明问题，我个人觉得可能有误导，因为这个是非常极端的情况，可能拉紧的时候其实结构已经不能忽略“几何变形”了。或者有其他解释。恩，很多人觉得我错了，可是我没看到合理的直接的解释，我倒自己觉得自己的解释挺“合理”的。 jiguixiu 发表于 2009-8-27 08:59b url=http:/ iiambadman/i /b呵呵，你说的是我们理想的线弹性模型计算吧。皮筋是一个极端模型，但是这个模型可以说明，初应力（应变）是对结构的频率有影响的，只是我们平时做的一些结构，这个初应力和几何变形对刚度的影响很小，忽略了。大家都玩
12、过这个游戏，皮筋拉紧了，给个小扰动，它就震的快。但是也并不能说结构小变形情况就不考虑初应力对刚度的影响，比如含有预应力钢筋的钢筋混凝土结构，就应该是考虑到吧。呵呵，我手边没有资料，也不便查实，经验也比较少，大家讨论讨论。 yzx088 发表于 2009-8-31 12:35特别请教一个问题，如果是非线性预应力，是否对固有频率无影响，请指教！ yelv123 发表于 2009-9-4 18:18quote再细细看了，不是小于1，是10-4方，太特别的一阶模态了。size=2color=#999999iambadman 发表于 2009-8-18 19:11/color url=http:/ ye
13、lv123 发表于 2009-9-4 18:22个人认为如果一个系统在预应力作用下，其特性没有变化即还是原来的系统，那么固有频率就没有变化；如果预应力改变了系统特性，及把一个系统变成另一个系统，固有频率肯定会变化的。如一个线性系统在外力作用下，变成一个非线性 iyuring 发表于 2009-9-6 00:40有影响。有预应力时，平衡微分方程会多一项预应力产生的弯矩造成的回复力。 tanhao365 发表于 2009-9-16 18:23琴弦就是个最简单的例子 wang123465 发表于 2010-3-11 15:31以薄膜结构为例，其抗弯刚度几乎为零，只有施加预应力后才有了抗弯刚度。所以，预应
