周期结构空腹梁的振动特性和带隙分析

"该研究是关于周期结构空腹梁的动态特性的深入探讨，发表于2013年的《振动与冲击》期刊，由陈荣和吴天行共同完成，属于工程技术领域的学术论文。该研究设计了一种特殊结构的梁，其内部呈现周期性挖空，这种设计旨在实现中高频范围内的带通和带阻特性，阻止特定频率范围内的弹性波传播。通过将周期单元分解为薄梁和刚性联接杆等子结构，作者们推导出了Timoshenko梁的纵向和弯曲振动导纳，并给出了刚性联接杆的振动导纳。利用传递矩阵法，他们计算了周期结构空腹梁的力传递率和带隙位置。数值模拟结果显示，当激励频率位于周期结构的阻带内时，梁的位移响应和传递至基础的力响应显著降低，证明了设计的有效性。该研究的关键字包括：周期结构、空腹梁、导纳、Timoshenko梁以及带隙。" 这篇论文的核心内容聚焦在周期结构空腹梁的设计和分析上，其中： 1. **周期结构空腹梁设计**：梁内部的周期性挖空设计是为了实现特定频率范围内的带通和带阻效果，即在某些频率下允许波传播（带通），而在其他频率下阻止波传播（带阻）。 2. **子结构分析**：周期单元被分解为薄梁和刚性联接杆，这是为了更精确地理解结构的动态特性。薄梁通常用于描述横截面尺寸相对较小的梁的弯曲和剪切效应，而刚性联接杆则保证连接部分的无变形传递。 3. **Timoshenko梁理论**：Timoshenko梁理论是一种比简单欧拉-伯努利梁理论更准确的理论，考虑了剪切效应和转动刚度，适用于窄梁或对剪切效应敏感的结构。论文中推导了这种梁的纵向和弯曲振动导纳，以描述其在振动中的力学行为。 4. **振动导纳**：导纳是描述物体对振动输入的响应，这里包括了薄梁的振动导纳和刚性联接杆的振动导纳，这些导纳是计算力传递率和带隙位置的关键。 5. **传递矩阵法**：这种方法是解决多层或周期性结构动力学问题的一种有效工具，通过组合各子结构的传递特性来计算整体系统的响应。 6. **数值模拟**：通过数值模拟验证了理论计算的准确性，当激励频率位于阻带内时，梁的响应明显减弱，这表明周期结构成功地抑制了特定频率的振动传递。 该研究对于理解和设计具有选择性频率响应的工程结构具有重要意义，特别是在噪声控制、振动隔离以及能量传输等领域有潜在应用价值。