Abstract In the structural design of mechanical products, natural frequencies must be controlled to reduce noise and vibration. In particular, the stiffness of the joints which assemble the structural components affects the natural frequencies. Therefore, it is important to predict the influence of joint stiffness on natural frequencies. Generally, these effects are determined by iterative finite element analyses of assembled structural models. Because this results in high computational costs, the sensitivity of natural frequencies to joint stiffness should be determined by a different approach to make the structural design process more efficient. Therefore, this paper proposes the use of reflection and transmission coefficients of elastic joints to predict the dependency of natural frequencies on joint stiffness. First, we formulate the reflection and transmission coefficients of joint stiffness, and then organize the coefficients using a ray tracing method. These formulations enable us to discuss the mechanisms which determine the natural frequency of a structure based on a wave approach using the phase-closure principle. Therefore, by applying the phase-closure principle to the frame structure, we investigate the formation of bending modes, which suggests that the effects of joint stiffness on natural frequencies correspond to the dependence of the reflection and transmission coefficients on joint stiffness. Therefore, these coefficients are useful indicators for estimating the influence of joint stiffness.

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通过弹性接头处的波散射数值估计接头刚度对框架结构自由振动的影响

摘要 在机械产品的结构设计中，必须控制固有频率以降低噪声和振动。特别是，组装结构部件的接头的刚度会影响固有频率。因此，预测关节刚度对固有频率的影响非常重要。通常，这些影响是由组装结构模型的迭代有限元分析确定的。因为这会导致高计算成本，自然频率对关节刚度的敏感性应该通过不同的方法来确定，以使结构设计过程更有效。因此，本文提出使用弹性关节的反射和透射系数来预测固有频率对关节刚度的依赖性。第一的，我们制定了关节刚度的反射和透射系数，然后使用光线追踪方法组织这些系数。这些公式使我们能够讨论基于使用相位闭合原理的波浪方法确定结构固有频率的机制。因此，通过将相位闭合原理应用于框架结构，我们研究了弯曲模式的形成，这表明接头刚度对固有频率的影响对应于反射系数和透射系数对接头刚度的依赖性。因此，这些系数是估计关节刚度影响的有用指标。这些公式使我们能够讨论基于使用相位闭合原理的波浪方法确定结构固有频率的机制。因此，通过将相位闭合原理应用于框架结构，我们研究了弯曲模式的形成，这表明接头刚度对固有频率的影响对应于反射系数和透射系数对接头刚度的依赖性。因此，这些系数是估计关节刚度影响的有用指标。这些公式使我们能够讨论基于使用相位闭合原理的波浪方法确定结构固有频率的机制。因此，通过将相位闭合原理应用于框架结构，我们研究了弯曲模式的形成，这表明接头刚度对固有频率的影响对应于反射系数和透射系数对接头刚度的依赖性。因此，这些系数是估计关节刚度影响的有用指标。这表明关节刚度对固有频率的影响对应于反射和透射系数对关节刚度的依赖性。因此，这些系数是估计关节刚度影响的有用指标。这表明关节刚度对固有频率的影响对应于反射和透射系数对关节刚度的依赖性。因此，这些系数是估计关节刚度影响的有用指标。