同步振动沉桩系统的仿真分析

对软式非线性同步振动沉桩系统进行动力学和运动学的仿真分析。首先,建立同步振动沉桩系统的软式非线性振动模型,并进行理论上的推导。然后,利用ADAMS运动学分析软件建立同步沉桩振动系统的三维实体模型,并在模型上加入约束副和驱动力,然后对系统虚拟模型进行了运动和动力仿真分析,通过运动轨迹,力的输出等相关曲线让同步振动沉桩系统的仿真分析充分展现。研究表明,利用运动学分析软件对同步振动沉桩系统的设计提供理论和实际工程依据。     

轧机主传动系统强非线性扭振研究

建立含非线性刚度的两自由度轧机主传动系统扭振模型,通过参数代换得到该系统的强非线性动力学方程。应用能量迭代法得出系统存在主振动和亚谐振动周期解的必要条件,并求解此二阶强非线性非自治系统的频响函数及解析近似解。以某厂3800轧机主传动系统为例,利用数值仿真研究了非线性刚度、线性阻尼、扰动力矩对系统主振动和1/3次亚谐振动幅频特性的影响规律。研究结果为分析此类含非线性刚度的轧机主传动系统扭振特性提供一定的理论指导和参考。     

燃料电池轿车动力总成分段线性的悬置系统非线性振动特性

针对燃料电池轿车电动动力非线性总成悬置系统及其振动特性,建立一种基于平均法的动力总成悬置系统非线性振动分析方法。建立2自由度分段非线性动力学模型,基于平均法推导得到系统的幅频特性函数,通过仿真计算讨论悬置系统共振特性的非线性特征,同时分析动力总成质量、悬置非线性弹簧刚度特性、阻尼系数以及激振幅值对幅频特性的影响。分析结果表明,平均法可以用于非线性动力总成悬置系统的振动分析,悬置系统参数与激励幅值对于系统特性的灵敏度分析结果可以应用于悬置系统的匹配设计。     

冷轧机垂向辊系非线性振动建模与稳定性分析

考虑轧制界面的非线性阻尼和辊系-机架间的非线性刚度影响,建立冷板带轧机两自由度垂向系统非线性自激振动模型.利用奇异值理论讨论不同参数条件下系统的稳定性,并通过平均法求解垂向振动系统一次近似解,得到系统的振幅、相位微分特性方程.分析了刚度、阻尼等非线性参数变化对系统稳定性及振动特性的影响,并采用数值仿真方法验证了理论推导结果的正确性,为抑制冷轧机垂向辊系系统振动提供了一定的理论指导.     

轧机辊系滞后非线性垂直振动系统的振动特性

考虑轧件弹塑性变形的滞后非线性作用,建立一种轧机辊系滞后非线性垂直振动动力学模型.运用奇点稳定性理论分析该滞后非线性系统的稳定性,得到了系统出现各种不同奇点的条件.同时采用渐进法求解系统在主共振情况下的解析近似解,得到了系统的主共振幅频特性方程.最后以实际轧机参数为例,分析轧件的非线性刚度、阻尼等参数对轧机主共振幅频响应的影响,并研究轧机在不同外部扰动下的分岔行为,发现在不同的外部扰动下,轧机表现出周期、倍周期以及混沌等多种动力学行为,这为研究和抑制轧机振动问题提供了理论参考.     

热连轧机工作辊水平-垂直非线性振动特性及抑制

基于振动情况下轧制界面水平-垂直方向摩擦力模型和动态轧制力模型,考虑轧机的结构和工作辊轴承座与牌坊立柱间的摩擦力等因素的影响,建立了热连轧机工作辊水平-垂直系统的非线性振动模型。运用平均法求解得到幅频特性方程,分析外扰力和非线性参数等因素对系统幅频特性的影响,为抑制轧机工作辊水平-垂直振动提供理论指导。通过分析李雅普诺夫指数和位移分岔图,发现系统随外扰力幅值变化表现出周期、倍周期和混沌等不同运动状态。最后,通过分析工作辊轴承座与牌坊立柱间有无衬板间隙这两种情况下的幅频特性及衬板间隙对系统振动的影响规律,提出一种抑制工作辊水平振动和垂直振动的方法,仿真和实验结果均表明该方法有效。     

变速器齿轮非线性振动机理研究及稳定性分析

针对变速器齿轮啮合传动啸叫现象进行了齿轮系统非线性振动响应机理及稳定性分析,建立单自由度轮齿间隙非线性动力学模型。采用理论仿真与数值分析相结合方法,利用MATLAB进行数值仿真求解。研究齿侧间隙、阻尼比及激励频率等参数对齿轮系统非线性振动啸叫机理及稳定性的影响规律。结果表明：随着侧隙的不断增大,系统趋向混沌且无周期性;阻尼的增加,系统从混沌状态趋于周期变化;激励频率的多段变化,系统穿插着周期解。通过对关键非线性因素的考虑可以最大程度地降低齿轮传递动力时产生的振动与噪声,找出最佳啮合状态,降低噪声,提高舒适性。     

非线性振动系统非共振振动自同步特性

从理论计算、数值仿真和实验验证三个方面研究一类平面单质体非线性振动系统在非共振工作时的振动同步特性。首先,以反向回转双电机驱动的振动系统为研究对象,考虑其弹性元件的非线性因素,采用拉格朗日法建立其动力学模型;其次,基于Hamilton原理求出系统实现自同步的条件,利用一次近似判别法求出系统稳定同步运行的条件;然后,基于Matlab/Simulink软件,采用4阶龙格库塔法进行数值仿真,对理论推导的自同步条件及稳定性条件进行计算;最后,对一单质体振动样机进行实验测试。仿真结果表明,该非线性振动系统可以实现稳定的0相位自同步运动。通过理论计算结果、仿真结果以及实验结果的相互对比,验证该非线性振动系统同步特性理论的准确性。     

2-DOF汽车悬架系统非线性动力学分析

为了研究外部激励作用下悬架系统的动态特性,建立了考虑非线性弹簧力和非线性阻尼力的二自由度四分之一车辆动力学模型。采用增量谐波平衡法分析了激励比和非线性刚度系数对悬架系统的动态特性的影响,并得到了各次谐波响应的幅频特性曲线。研究结果表明,在不同的激励比和非线性刚度系数作用下悬架系统表现出超谐波共振、主共振、多解、硬式/软式非线性以及跳跃不连续等强非线性行为。与此同时,悬架系统的超谐波共振响应对激励比具有明显的敏感性。除此之外,各参数对系统的主共振峰值及硬式非线性具有较大的影响。在一定范围内减小激励比和增大非线性刚度系数能够有效地降低悬架系统的振动幅值。     

基于Taylor变换法的转子系统分岔与稳定性研究

对双盘转子系统的非线性动力学模型，引入求解非线性微分方程的Taylor变换法，分析转子振动系统动力学特性以及激振频率等参数对系统的影响，利用非线性动力学分析中的打靶法求该系统的周期解，并利用Floquet主导特征乘子判断不同周期轨道的失稳方式。结果表明，考虑非线性油膜力影响后，转子系统的运动状态随转速增加由周期至二倍周期再至周期再至拟周期，或者经周期运动直接至混沌运动．不平衡质量影响转子系统的分岔阈值和分岔类型，阻尼对分岔阈值和系统的运动稳定性有一定的影响。     

基于动态轧制力的冷轧机两自由度垂直振动特性

考虑冷轧机轧辊在垂直方向上振动位移动态变化的影响,建立了一种动态轧制力模型,在此基础上考虑轧机机械结构振动的影响,推导出含有动态轧制力的轧机辊系两自由度非线性垂直振动方程,采用多尺度法求解该系统的主共振及内共振幅频特性方程。对轧机实际参数进行仿真,分析了轧机中非线性刚度、阻尼、外扰力等参数变化时的轧机主共振幅频特性以及内共振幅频特性,并研究了轧机工作辊与支承辊的动态分岔特性,发现随着外扰力的变化,轧机辊系均会出现周期、倍周期、混沌运动等一系列复杂的运动状态,并得到了各轧辊出现不同运动状态的条件,为研究抑制轧机振动问题提供了有效的理论参考。     

Self-excited vibrations of a rigid rotor rubbing with the motion-limiting stop

The solutions of the motion governing equations of the rotor-bearing-stop system are analyzed to acquire the behavior of the self-excited vibration. The numerical iteration method is put forward to obtain the periodic solution implying that the rotor whirls forward in the perfect annular orbit and keeps full rubbing with the stop.The dynamics parameters such as the stop-to-bearing stiffness ratio, the friction factor and the damping coefficient determine whether the periodic solution exists. They also affect amplitude and frequency of the periodic solution. The numerical stability analysis on the periodic solution concludes that the periodic solution behaves in an unstable motion state which will develop into the forward dry whip through full rubbing or converge to the decaying natural whirl without rubbing. The evolvement of the unstable full rubbing rests on the initial vibration energy of the rotor. The analysis on existence and stability of periodic solution may explain the observations of initiation of full rubbing observed in experiments.Suggestion on selecting dynamic parameters of the rotor-bearing-stop system is presented in order to avoid the full rubbing which has great or catastrophic harm to the rotating machinery.     

转矩分流式齿轮传动系统的非线性动力学特性

为研究转矩分流式齿轮传动系统的非线性动力学特性,建立系统的非线性动力学模型,考虑了齿侧间隙、时变刚度、综合传动误差、阻尼和外激励等参数。使用PNF(Poincaré-Newton-Floquet)方法对系统的动力学微分方程进行求解发现,在不同的参数条件下系统会出现4种动态响应：简谐响应、次谐波响应、拟周期响应及混沌响应。4种状态下的时间历程、相图、Poincaré映射图、快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)频谱图表明该系统有很强的非线性特性,应使用非线性理论进行更深入的研究。     

非线性弹簧汽车悬架系统的非线性振动机理研究和运动稳定性分析

针对变截面弹簧汽车悬架系统，建立了两自由度系统模型的非线性运动微分方程，采用平均法导出了系统的幅频响应特性，分析了非线性弹簧刚度、阻尼系数、激励振幅和非线性参数变化对车身共振曲线的影响，并对车身的周期振动进行了稳定性分析，得出了稳定性条件。所得结果可为悬架系统的优化设计和最优控制提供理论依据。     

一类迟滞非线性振动系统建模新方法

用理论和试验相结合的手段研究一类迟滞非线性振动系统的动力建模, 提出一种新的建模方法, 用此方法建立非线性模型用来描述这类系统的动态特性。该模型用非线性刚度和非线性阻尼机理构造, 刚度和阻尼机理由理论和试验推出, 模型中的参数由试验数据辨识。用所建模型重构恢复力——位移迟滞环, 结果表明, 该模型能很好描述这类非线性振动系统的特性, 模型中各参数的重要性得到展示, 提出的建模方法实用且有效。     

基于分数阶阻尼的超磁致伸缩致动器非线性动力学研究

为进一步揭示超磁致伸缩致动器(Giant magnetostrictive actuator, GMA)系统非线性运动过程中的内在机理和动力学特征,基于分数阶微积分理论,将GMA动力学系统模型拓展至分数阶,建立含有分数阶阻尼的非线性GMA系统动力学方程,基于平均法分析系统主共振,得到系统的幅频响应方程;使用幂级数方法求解系统的数值解,通过Matlab数值模拟分析不同激励幅值和阻尼阶次对GMA系统的影响机理,从定性和定量的角度研究系统的分岔和混沌运动现象。结果表明：激励幅值和阻尼阶次对系统的幅频特性有显著影响;阻尼阶次对系统的分岔和混沌行为影响较大;不同阻尼阶次下由激励幅值变化引起系统的动力学行为相似但混沌区域不同。该研究有助于更好地了解GMA系统动力学特性,对工程实践中控制GMA系统稳定运行提供新的视角。     

多路分流齿轮传动系统的非线性振动特性研究

由于齿侧间隙和时变刚度等因素的影响,导致多路分流齿轮传动系统在运转过程中表现出次谐、超谐和混沌等非线性振动特性。为确认不同振源激励产生的响应强度,需要开展多路分流齿轮传动系统非线性振动特性研究。在考虑齿侧间隙、时变刚度和综合传动误差等因素的情况下,建立多路分流齿轮传动系统非线性动力学模型,采用四阶变步长龙格-库塔数值法求解多路分流齿轮传动系统的非线性振动特性,获得不同状态下多路分流齿轮传动系统的位移响应时间历程、相图、庞加莱映射图和快速傅里叶变换频谱图。研究结果表明,在不同工况条件下,多路分流齿轮传动系统会出现简谐、超谐、拟周期、混沌等多种非线性振动形式。所做研究为多路分流齿轮传动系统的振动控制及动态分流均衡设计提供了参考。