基于Iwan模型的螺栓连接梁非线性振动分析与影响因素探讨

该篇文章《基于振型转换的螺栓连接梁非线性振动研究》发表于2014年的《振动与冲击》杂志第33卷第12期，主要关注的是结构工程领域的一个重要问题——一端固定、一端通过螺栓连接的梁在非线性振动情况下的行为。研究者采用了Iwan模型来刻画螺栓连接的迟滞非线性力学特性，这是一种常见的非线性现象，它会导致系统的响应行为偏离线性理论预测。 文章的核心内容是基于振型转换理论，利用相对振型转换法来处理由于迟滞边界条件产生的非线性振型间的转换。这种转换对于理解和预测梁在受迫振动时的响应至关重要，尤其是在存在非线性因素时。作者通过分析梁端点的幅频响应图，深入探讨了几个关键参数对振动响应的影响，包括振型之间的耦合、Jenkin's单元的数量（这可能代表了对复杂系统动力学的简化）、激励力的幅值、模态阻尼以及螺栓连接的刚度。这些参数的变化会影响系统的动态响应稳定性及频率响应特性。 研究结果显示，新方法在处理带有迟滞非线性边界的连续体振动问题时展现出良好的收敛性，这意味着数值模拟方法能够在保证精度的同时有效地求解复杂的非线性问题。此外，研究发现迟滞非线性对系统响应的影响相对有限，即使在特定的扫频范围内，系统的振动主要表现为单周期运动，且只有轻微的频率漂移现象。然而，频率漂移的程度对螺栓刚度的大小非常敏感，这意味着在实际设计和分析中，必须充分考虑这一因素以确保结构的稳健性。 总结来说，这篇文章通过实证研究，为理解与优化螺栓连接梁在非线性振动条件下的性能提供了有价值的理论基础，这对于桥梁工程、机械设计和其他依赖于结构振动控制的领域都有着重要的实际应用价值。