基於Matlab的多自由度系統固有頻率及振型計算


可參考文濤,基於Matlab語言的多自由度振動系統的固有頻率及主振型計算分析,2007

 

對於無阻尼系統

[VEC,VAL]=eig(inv(A)*K)

 

對於有阻尼系統,參考振動論壇計算程序

輸入MDK

function [v,w,zeta]=vbr_sf(m,d,k)

%vbr_sf  vbr_sf(m,d,k)

%        [v,w,zeta]=vbr4(m,d,k)

%        function vbr_sf finds the mode shapes and natural frequencies of

%        a linear second order matrix equation.  有阻尼二階矩陣方程

%        [v,w]=vbr_sf(m,k) finds the mode shapes and natural frequencies

%        for the undamped case.

if nargin==2

  k=d;

  [v,w]=eig(m\k);

  w=sqrt(w);

end

if nargin==3

  if norm(d/m*k-k/m*d) < 1e-8*norm(k/m*d)

    %disp('Damping is proportional, eigenvectors are real.')

    [v,w]=eig(m\k);

    w=sqrt(w);

    zeta=(v'*m*v)\(v'*d*v)/2/w;

   else

    %disp('Damping is non-proportional, eigenvectors are complex.')

    a=[0*k eye(length(k));-m\k -m\d];

    [v,w1]=eig(a);

    w=abs(w1);

    zeta=-real(w1)/w;

  end

end

w=diag(w);zeta=diag(zeta);

 

    振動系統的特性包括固有特性,固有特性一般指的是沒有激勵對應數學齊次方程的特征,也就是特征解,包括特征值(物理上常稱固有頻率)和特征向量(物理上常稱振型)。固有特性是振動系統的一種自身固有特征,也可以這么理解,當系統以某個固有頻率振動時,振動的振型一定是對應的固有振型。

   自由振動准確理解是在初始激擾(初始力或初位移)作用下,激擾撤銷后系統的振動,對於線性無阻尼系統,由於系統存在正交性,若初始激擾是單頻的,那么激勵撤銷后,系統仍然按激勵的頻率振動下去,振動響應是所有固有振型的疊加,僅僅當激勵的頻率等於某個固有頻率時,振動的振響應就是對應的振型的若干倍;對於線性有阻尼系統,差別是振動的振響應會逐漸減小... ..

    如果激勵是多頻率成分,問題要復雜一些.

響應是振型的疊加,頻率不存在疊加... ..

系統的固有特性與慣性、彈性和耗散等有關,主要是慣性和彈性,慣性實際工程中通常不會有什么變化,而彈性相對比較容易發生變化,材料常數、剖面模數(斷面出現裂紋、斷裂. . .)、邊界剛度等等發生變化都會顯現系統變形剛度發生變化,導致系統固有頻率隨之發生變化。

(轉自舉聚)


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