On the accuracy of the harmonic balance method concerning vibrations of beams with nonlinear supports
โ Scribed by Gudmundson, P.
- Publisher
- Springer-Verlag
- Year
- 1989
- Weight
- 732 KB
- Volume
- 59
- Category
- Article
- ISSN
- 1432-0681
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โฆ Synopsis
A homogeneous beam supported by a nonlinear cubic rotational spring and excited by a prescribed harmonic translational motion was analysed by the harmonic balance method. Harmonic and subharmonic solutions were determined as functions of frequency, excitation amplitude and material damping. The results were verified against numerical time integrations of the governing nonlinear differential equations. The numerical method was based on a component mode synthesis technique, using free normal modes and inertia relief attachment modes. It was found that the predictions by the harmonic balance method were in excellent agreement with the numerical solution in a frequency interval covering the three first cantilevered eigenfrequencies of the beam. The only exceptions were two narrow frequency intervals in which the numerical solution showed quasiperiodic oscillations. t~ber die Genauigkeit der Methode der harmonisehen Balance fiir Schwingungen yon Balken mit nichtlinearen Einspannungen l~bersicht: Ein homogener Balken, der mit einer kubischen Drehsteifigkeit eingespannt und von einer harmonisehen vorgegebenen Bewegung angeregt ist, wurde mit der Methode der harmonisehen Balance untersucht. Harmonisehe und subharmonische L5sungen wurden als Funktion der Frequenz, der anregenden Amplitude und der WerkstoffdKmpfung berechnet. Die Ergebnisse wurden mit numerischen Zeitintegrationen der niehtlinearen Differentialgleichungen vergliehen. Die numerisehe Methode war auf einer Methode der dynamisehen Substrukturtechnik aufgebaut, wobei freie Sehwingungsformen mit statischer Kondensation verwendet wurden. Es zeigte sich, dab in einem Frequenzband, welches die drei ersten Eigenfrequenzen eines einseitig eingespannten Balkens fiberdeekte, die Vorhersagen der harmonisehen Balance in sehr guter ~bereinstimmung mit der numerisehen L6sung waren. Die einzigen Ausnahmen waren zwei kleine Frequenzb~nder, in denen die numerisehe L6sung quasiperiodisehe Sehwingungen zeigte.
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