考虑微观粘滑的连接梁结构动力响应分析
摘要
连接的存在对结构的动力学响应有重要影响。界面的微观/宏观粘滑运动引起结构刚度和阻尼的非线性。传统的结构动力学研究中通常采用等效线性化的方式处理含连接结构的动响应分析问题。本文从连接界面微/宏观滑移运动引起结构非线性和阻尼迟滞的物理机理出发,利用一种弹簧-滑块并联系统模型模拟界面上的微/宏观粘滑行为,以该模型描述的本构关系为基础,推导了能应用于平面梁结构有限元动响应分析的非线性连接单元。利用上述模型和单元研究了含连接平面梁结构的动响应问题。设计了实验件,进行了力锤冲击实验,并将数值计算结果与实验结果进行了对比和分析。结果表明,界面微/宏观粘滑是引起干摩擦阻尼的主要原因,考虑非线性微/宏观粘滑运动对含连接结构的动响应分析至关重要。本文的模型和方法能够有效地预测含连接结构的非线性动力学响应,特别是在瞬态响应的高振幅阶段。