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一般的工程結構,如:蒸氣渦輪機葉片(steam turbine blade )。螺旋槳葉片(h- elicopter rotor blade )均可被模擬成旋轉樑(rotating beam ),來設計分析。 而當旋轉樑加入末端質量(tip mass)後,由於末端質量的特殊功能,可用來增加氣 輪機之氣流量,修正螺旋槳振動頻率,或改變汽車冷卻風扇的撓曲性等等。因此,對 於具有末端質量之旋轉非均勻樑的振動特性研究,實屬必要。本文乃利用數值方法, 來求解具末端質量及根部彈性拘束(elastically restrained root )之旋轉非均勻 樑(rotating non-uniform beam )的自然頻率(natrual frequency )。在此僅考 慮旋轉樑之純彎曲(pure bending)振動,並分析三種不同型態之楔形樑(taper b eam),即寬度線性變化。高度固定的楔形樑,高度線性變化。寬度固定的楔形樑與寬 度與高度均線性變化的楔形樑。結果顯示:除了不具末端質量且寬度線性變化。高度 固定的楔形樑外,不論是否具有末端質量,錐度比對第一個模態自然頻率的影響程度 ,較第二、三個模態不顯著;且當錐度比小於零時,高度線性變化。寬度固定的楔形 樑前三個模態之頻率值是三種不同型態楔形樑中最低的,而當錐度比大於零時,卻是 最高的。這種現象在第一個模態並不存在於具有末端質量的楔形樑中, 此乃由於末端 質量對寬度與高度均線性變化的楔形樑影響最大所致。當分析末端質量效應時, 吾人 發現: 末端質量明顯地降低錐度比對基礎頻率( fundamental frequency )的影響, 而當安置角漸大時,具末端質量者之基礎頻率值的下降速度稍快於不具末端質量者。 另外,根部彈性拘束可較明顯地影響高模態頻率,特別是不具末端質量者,而使得頻 率值之高低結果有別於根部固定之旋轉樑。當發散性不穩定現象(the phenomenon o f divergence instability)即將發生時,具末端質量者擁有比不具末端質量者高的 臨界根部平移彈簧剛度(the limiting root translational spring rigidity ), 臨界安置角(the limiting setting angle)與臨界轉速(the limiting rotation- al speed )則都較低。
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