NVH_动刚度的定义
对于线性系统,刚度表示为作用在系统上的载荷力F与其受力变形量D之间的比值。正如系统的模态参数(振型,频率与阻尼),刚度也是系统的固有特性,它不受外界载荷和响应的影响。在系统中施加静力载荷并测量位移响应,两者之比就可以得到系统的静刚度,表达式如下:
K=F/D
其中,k为静刚度,单位N/mm;
D为位移响应,单位mm;
F为载荷,单位N。
当在系统中施加动态载荷(载荷随频率变化而变化)并测量位移响应,两者之比就可以得到系统的动刚度,动刚度表达式推导如下。
对于一个单自由度弹性阻尼系统,其动力学方程为:
将位移响应x与激励力f设为:
将上式代入振动方程可得动刚度的表达式为:
从动刚度的表达式可以看出,动刚度是与激励频率有关的函数,刚度值随着频率ω的变化而改变,而不再是一个固定值,其中包含着实部和虚部,其幅值为:
当激励频率ω=0时,动刚度与静刚度相等,说明静刚度是动刚度的一种特殊情况。
从动刚度的幅值表达式可以看出,动刚度的值除了与系统静刚度k和激励频率ω有关外,还与系统的质量m和阻尼c有关。当系统在某一频率段内出现动刚度不足需要对系统进行优化的时候,可以从提高系统静刚度,调整质量,增加阻尼,改变激励频率等方向对系统进行针对性优化,达到提高系统动刚度的目的。
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