1) Використовуючи програму Dinamo16, обчислюємо на ЕОМ спектр частот вільних коливань та форми коливань з точністю 10-5. В результаті отримаємо:
Спектр частот вільних коливань:
ω1 = 0,03057
ω2 = 0,16519298
ω3 = 0,33934
Форми коливань: (приймаємо, що =1, тоді )
; ; ;
,…, - амплітуда переміщень 1-ї (n-ної) маси з і-тою частотою
2) За отриманими значеннями частот вільних коливань будуємо спектр частот:
3) Зобразимо головні форми коливань, тобто деформовані схеми конструкції, що відповідають певній частоті:
Перевірка ортогональності форм коливань
,
де k – номер маси;
i, j – номер форми коливань.
Умова ортогональності І та ІІ форм:
Відповідно, умова ортогональності І та ІІІ форм:
Умова ортогональності ІІ та ІІІ форм:
Отже, перевірки для всіх форм коливань виконані й умова ортогональності задовільняється.
2. Розрахунок на вимушені коливання
Розрахункова схема
n=q/ω1=0,82;
2.2. Запис рівняння вимушених коливань при частоті
1). Запишемо диференційне рівняння вимушених коливань. Так як сили опору коливанням не враховуються, то переміщення при вимушених коливаннях будуть залежати від сил інерції і збурюючої сили:
Рішення системи шукаємо для випадку стаціонарних коливань. Вважаємо, що всі маси коливаються за законом збурюючої сили:
уі=cіsinθt; = -cіθ2sinθt,
сі – амплітуда переміщень в і-му напрямку.
В цьому разі:
2). Обчислимо вільні члени шляхом побудови епюри згинальних моментів від амплітудного значення збурюючої сили:
Визначимо одиничні переміщення мас під дією зовнішнього навантаження:
;
;
.
Для перевірки правильності обчислення вільних членів, знайдемо добуток сумарної епюри від одиничного навантаження та епюри моментів від амплітудного значення збурюючої сили:
Оскільки = , то вільні члени визначено вірно.
Вихідні дані для розрахунку вимушених коливань на ЕОМ
Співвідношення частот вимушених і вільних коливань:
q/ω1=0,82;
Вектор вільних членів: .
Обчислення амплітуд сил інерції та амплітуди коливань
Розв’язавши систему рівнянь за допомогою програми Dinamo16, одержимо: