三分之一固有频率谐激励下干摩擦振子的三分之一亚谐双stop粘滑运动

简单的摩擦振子蕴藏着复杂的粘滑运动。由于摩擦的非线性非光滑特征,使得摩擦振子的理论分析相当困难,粘滑运动的数值仿真耗费大量时间。首先分析了干摩擦振子的亚谐双stop粘滑运动。进而给出了激励频率为固有频率三分之一时,干摩擦振子的双stop粘滑运动的精确解。并给出了此粘滑运动的存在的范围。最后用数值仿真验证了理论解。     

干摩擦对碰撞振动系统周期运动的影响分析

建立了含干摩擦对称间隙的两自由度碰撞振动系统的非线性动力学模型, 利用半解析、数值摸拟方法求解和分析了系统运动中存在复杂的粘滑碰撞动力学行为。为了精确地捕捉粘滑碰撞的分界点, 给出了判定系统粘滑碰撞的方法及粘滑碰撞过程中的衔接准则。并进一步分析了系统对称的周期运动、拟周期运动、粘滑碰撞运动和混沌行为以及干摩擦对系统所呈现出的动力学行为的影响。     

三分之一固有频率谐激励下干摩擦振子的双Stop粘滑运动

简单的摩擦振子蕴藏着复杂的粘滑运动.由于摩擦的非线性非光滑特征,使得摩擦振子的理论分析相当困难,粘滑运动的数值仿真耗费大量时间.首先分析了干摩擦振子的双stop粘滑运动.进而给出了激励频率为固有频率三分之一时,干摩擦振子的双stop粘滑运动的精确解.并给出了此粘滑运动的存在的范围.最后用数值仿真验证了理论解.     

考虑有限深度土体运动的Winkler地基梁1/2次谐波共振响应分析

土-结构相互作用系统动力响应的基本特征之一是有限范围内弹性地基与其支承结构共同运动,将土体运动引入系统的动力学方程可体现其对系统动力学特性的影响。基于考虑有限深度土体运动影响的Winkler地基上有限长梁的非线性运动方程,利用Galerkin法和多尺度法,求得弹性地基梁1/2次谐波共振的幅频响应方程和位移的二阶近似解。进而通过数值计算,得到了梁1/2次谐波共振的幅频响应曲线,研究了地基深度、质量、弹性模量、Winkler参数和阻尼等对弹性地基梁1/2次谐波共振响应的影响。研究结果表明:有限深度土体运动对Winkler地基梁1/2次谐波共振响应影响显著。运动方程中引入土体运动的影响后,梁1/2次谐波共振区间明显减小。随地基深度、质量和弹性模量改变,弹性地基梁1/2次谐波共振的幅频响应曲线偏转程度、共振区间和响应幅值等均发生定量改变。当弹性地基刚度增大到一定程度,Winkler地基参数变化对系统1/2次谐波共振响应的影响明显减弱。阻尼对系统动力响应起抑制作用,当参数η增大到一定值后将不会出现1/2次谐波共振响应的非平凡解。     

一类摩擦振子的纯滑动运动分析

摘要：简单的摩擦振子蕴藏着复杂的粘滑运动。纯滑动运动分析是摩擦振子粘滑运动分析的基础。当摩擦振子中存在粘性阻尼时,其运动复杂程度大大增加。本文首先给出了其纯滑动运动的精确解,得到了振动幅值的解析表达式。研究发现,对于不同的粘性阻尼比,纯滑动运动的精确解具有相似的结构,可以给出一个统一的解析表达式。并分析了粘滑运动与纯滑动运动的边界,即所谓的ssb(stick-slip boundary)曲线。得到了ssb曲线的曲线方程,为进一步分析粘滑运动打下了基础。最后对解的稳定性进行了分析。     

计及非齐次边界条件的面内变速运动黏弹性板的稳态响应

研究非齐次边界条件和1∶3内共振下面内平动黏弹性板的横向非线性1∶2主参数振动的稳态响应。考虑黏弹性对边界条件的影响,建立了面内平动板的偏微分运动方程和相应的非齐次边界条件。采用直接多尺度法建立了次谐波参数共振时的可解性条件,并根据Routh-Hurvitz判据判别了系统幅频响应的稳定性。讨论了速度扰动幅值和黏弹性系数对幅频响应的影响,对比了齐次和非齐次边界条件下稳态响应的差异。最后,引入微分求积法验证直接多尺度法的近似解析结果。     

含干摩擦振动系统的非线性动力学分析

对含干摩擦振动系统的非线性动力学行为进行了研究。为了精确地捕捉粘滑状态的分界点,给出了判定系统滑动状态与粘着状态分界点的理论方法,分析了由干摩擦引起的粘滑振动,结合Lyapunov指数分析了系统的稳定性。进而利用数值方法对一两自由度干摩擦振动系统的动力学响应进行了分析,得到系统经周期运动失稳通向混沌的道路。     

轴向运动粘弹性夹层梁热力耦合振动频率分析

研究了温度场与位移场相互耦合时,轴向运动粘弹性夹层梁的横向振动特性。基于Euler-Bernouli梁理论和Kelvin粘弹性材料本构关系,建立了轴向运动粘弹性夹层梁横向振动控制方程;考虑材料变形与传热的相互影响,得到相应的热力耦合状态下轴向运动粘性夹层梁的耦合控制方程。采用Galerkin截断得到相应的热力耦合动力系统。用数值方法分析了相关热参数对梁振动频率的影响。     

基于谐波平衡-时频转换法的摩擦振子稳态响应分析

在振动环境中,连接结构的接合面上存在复杂的摩擦接触行为。当受到不同幅值的切向激励时,界面可能出现微滑和宏滑两种不同的摩擦行为。准确高效地求解同时考虑微滑和宏滑的摩擦振子稳态响应对连接结构设计与优化具有重要的参考意义。采用连续弹簧滑块模型(Iwan模型)描述接合面上的跨尺度摩擦行为,通过多谐波平衡和时频转换组合方法求解了单自由度和多自由度摩擦振子稳态响应。结果表明该方法具有很高的精度,并且计算效率远高于传统数值积分方法;选取的谐波截断阶次越高,对摩擦恢复力的求解越精确;频响分析表明摩擦非线性使振子幅频响应表现出了刚度软化、谐波共振等非线性现象。     

基于频响函数识别直升机尾传动轴系非线性的方法

提出了基于测试频响函数识别尾传动轴系非线性模态参数的方法。利用线性的模态分析技术,并结合响应幅值线性化理论,通过步进正弦扫频测试激励尾传动轴系,得到直升机尾传动轴系不同激励水平下的频响函数信息,最终识别出尾传动轴系的非线性模态参数。分析结果表明:随着激励力幅值的增大,尾传动轴系的一阶固有频率减小约2%,而阻尼比增大约1.5倍,且在同一状态下多组试验分析结果一致。提出的识别尾传动轴系非线性模态参数的方法,为进一步精确研究直升机尾传动轴系的动力学特性奠定了基础。     

滚动碰撞式调制质量阻尼器力学模型及参数分析

滚动碰撞式调制质量阻尼器(PTRMD)由调谐质量阻尼器及颗粒阻尼器发展而来,其在土木工程减振控制领域中的研究仍处于初步分析与探索阶段,阻尼器自身参数及外部激励条件对其减振性能的影响尚不明确。在考虑颗粒与主体结构碰撞和摩擦效应的基础上,建立PTRMD力学模型,并将颗粒和结构的振动过程划分为非碰撞过程、碰撞过程及黏滞振动过程;建立PTRMD-单自由度结构运动微分方程并分别对其进行求解;基于数值仿真分析方法,分别对碰撞间隙比、颗粒运动频率比、滚动摩擦因数、碰撞恢复系数、颗粒质量与简谐激励强度及频率等参数对PTRMD减振性能的影响进行研究。结果表明:颗粒运动频率比较小时,PTRMD减振效果随碰撞间隙比的增加而基本成线性增加,且受激励幅值的影响较小;当颗粒运动频率比较大时,其减振效果随碰撞间距比的增加先增大后减小,且受激励幅值影响较大。     

粘滞流体阻尼墙对平面不规则结构的扭转效应控制研究

平面不规则结构由于平扭耦联会使边界处的位移较规则结构增大很多,而给结构配置阻尼器是减小平面不规则结构边界位移的有效途径,该文将耗能效率较高的粘滞流体阻尼墙应用于控制平面不规则结构的扭转响应,研究阻尼墙控制结构扭转效应的机理及控制结构扭转的优化布置。将减震系统刚度矩阵转换到结构的质量中心,将配置阻尼墙后形成阻尼中心的阻尼矩阵转换到质量中心,从而建立可以考虑扭转效应和附加阻尼位置效应的非线性运动控制方程,并根据响应结果推导出结构位移比的表达式;利用运动方程研究阻尼中心的位置、阻尼力的大小、阻尼参数等对结构扭转效应的影响规律,结合结构位移比的表达式提出阻尼墙的平面配置原则和最优阻尼参数的取值方法。以某L型高层建筑为工程背景,根据上述原则配置阻尼墙并选取阻尼参数,并对减震体系在最不利地震动输入方向上进行非线性时程分析,分析结果表明通过合理配置粘滞阻尼墙,L型结构的扭转响应得到了有效的控制,结构最大边界位移和位移比大大降低。该研究结果为采用阻尼墙控制不规则结构扭转效应提供了基本原则和方法,并为不规则结构的减震设计提供有益的借鉴和参考。     

基础激励下非线性碟簧减振系统的特性研究

详细研究了考虑静力载荷影响、具有弹性非线性和Coulmb摩擦阻尼非线性的磺簧元件的动力学特性。首先利用Fourier级数展开与平均法研究非线性碟簧系统的自由振动,讨论影响自由振动的振幅和频率的各种因素;然后利用Fourier级数展开与谐波平衡法研究基础激励下非线性簧系统的强迫振动,通过详细的参数研究考察非线性碟簧元件的减振性能特征;最后采用修正的稳定分析方法研究稳态响应的稳定性。     

含三次非线性位移的粘性阻尼干摩擦隔振系统振动特性的实验研究

在分析库仑摩擦阻尼双线性滞迟模型的基础上，通过试验建模和参数辨识，得到了无记忆恢复力亦为非线性力的动力学模型。金属橡胶粘性阻尼隔振系统对正弦基础激振的响应计算表明：在相对位移振幅ym较大的情况下，必须考虑无记忆恢复力中位移三次非线性的影响；而在ym较小时，位移三次非线性的影响可以忽略不计。金属橡胶粘性阻尼隔振系统的振动试验表明：粘性阻尼隔振系统的一阶共振频率随激励的逐渐增强而逐渐减小并趋于稳定；其一阶共振放大比随激励的增强先减小后增大，但变化的幅度不大，在激励较小时表现出明显的“软化”非线性动态特性，在较大激励时仍具有较好的隔振缓冲性能，验证了试验建模的结果。研究结果表明，金属橡胶精细结构材料具有很强的阻尼耗能作用，对恶劣环境下各种仪器设备的振动保护非常有利。     

基于可变摩擦阻尼力的斜拉索半主动控制算法

通过比较线性粘滞阻尼器和摩擦型阻尼器的耗能,发现斜拉索采用摩擦型阻尼器获得的最大附加阻尼高于相应的线性粘滞阻尼器,进而提出了基于可变摩擦阻尼力的斜拉索半主动控制算法。该算法通过控制阻尼器位置处的拉索位移振幅来实时调节阻尼力,使其始终满足拉索-阻尼器系统的最优阻尼力幅值与最优阻尼器位移幅值的对应关系。按摩擦型阻尼器的方式耗能,系统获得的最大附加阻尼总是高于线性粘滞阻尼器的被动最优控制,且与振动频率无关,可以实现斜拉索的变频率多模态振动控制。最后,分别针对斜拉索的自由振动和简谐强迫振动进行了半主动控制算法的数值模拟,验证了其减振效果。     

参激非线性振子不稳定区域的实验研究

对一端固定、一端滑动、受轴向简谐激励的屈曲梁的非线性动力学行为进行了实验研究。对固定的参数激励频率和阻尼，当参数激励幅值较小时梁的运动是周期的，但大幅值激励会使运动通过倍周期分岔变为混沌。实验得到了动态响应在参数平面上的分布，并研究了阻尼对分布区域的影响。实验结果为全面了解系统解的分布及该类结构的动力学设计提供了有价值的资料。     

含有三次非线性的粘性阻尼双线性迟滞振动系统的响应计算

研究了一类无记忆恢复力中含有位移三次非线性的粘性阻尼双线性迟滞振动系统的响应计算问题，提出了一种Fourier级数展开法与系统处于特殊点时的运动方程相结合的近似解法，该方法可靠、编程简单，具有较好的工程实用性。     

力激励下非线性碟形弹簧减振系统的性能研究

详细研究了考虑静力载荷影响的、具有弹性非线性和Coulomb磨擦阻尼非线性的碟簧元件的动力学特性。首先利用Fourier级数展开和平均法研究了非线性蝶簧系统的自由振动,讨论了影响自由振动的振幅和频率的各种因素,然后利用Fourier级数展开和谐波平衡法研究了力激励下非线性碟簧系统的强迫振动,通过详细的参数研究考虑了非线性碟簧元件的减振性能特性,最后采用修正的稳定性分析方法研究了稳态响应的稳定性。     

薄壁圆柱壳构件受迫振动的响应特征研究

针对固支-自由约束条件下受径向谐波激励或径向冲击激励的薄壁圆柱壳构件,开展其受迫振动下的响应特征分析。首先基于Love壳体理论建立了薄壁圆柱壳构件的动力学模型,然后,根据固支-自由约束条件特点,采用轴向梁函数和周向三角函数组合的振型函数以及振型叠加法,获得了考虑粘性阻尼的薄壁圆柱壳模态坐标振动方程,进而求解受径向谐波激励或冲击激励的振动响应。通过一个具体算例,进行了不同位置上的响应幅度与相位的变化分析,并对比了模态阻尼比和激励力幅值对响应幅值的影响。     

基于增量谐波平衡法的含索铰可折展桁架非线性动力学特性

为了揭示含索铰可折展桁架的非线性动力学行为,建立了考虑铰链间隙、刚度和阻尼及索非线性特性的可折展桁架纯弯曲动力学模型。对非线性动力学方程进行一次泰勒展开和参量的多次谐波描述,实现了非线性动力学方程到代数方程的转化,通过迭代进行非线性动力学系统的响应计算。并利用龙格库塔方法对非线性系统进行数值分析,与增量谐波平衡(IHB)法进行对比,验证了IHB法计算的正确性。以激振频率为变化参数,对悬臂支撑的含索铰桁架结构进行解的稳定性分析,得到铰链间隙、铰链刚度、激振力和索对结构响应稳定性的影响。基于IHB法可快速准确的进行多自由度可折展结构动力学求解,为研究大型折展桁架的动力学行为奠定了基础。