刹车系统摩擦自激振动的数值研究

建立了刹车系统的三自由度动力学方程,采用LuGre模型计算摩擦块、盘之间的摩擦力。通过数值模拟,揭示非内共振摩擦块的复杂动力学行为。研究表明,随着摩擦盘速度减小,切向静平衡状态失稳,依次出现完全滑动和非完全黏滞-滑动的干摩擦自激振动现象。当黏性摩擦系数非常大时,会导致带有非完全黏滞特征的混沌运动。扭转运动的非完全黏滞自激振动中,包含了速度快速抖动现象;而切向和扭转运动是导致低、高频噪声的原因。     

含碰撞的平面摩擦系统半解析半数值算法研究

利用含平面库仑摩擦力系统的解析解结果,通过碰撞边界条件和时间的隐式关系,获得精确的碰撞时刻,由此确定从当前时刻到碰撞发生时的步长及平面上的碰撞位置。结合滑移/黏滞转换时位置和时刻的解析解,引入布尔变量B定义系统的状态,建立一种求解含碰撞的平面摩擦系统响应的数值算法。研究结果表明:该算法能够求解滑移/黏滞转换、碰撞以及平面滑移运动存在方向剧烈变化拐点时系统的响应,并有效地提高了系统响应的精度。     

考虑摩擦的平面多刚体系统的冲击问题

由于经典的多体系统冲击动力学的方法无法在冲击的瞬间计算摩擦力的积分,所以在考虑滑动粘滞、反向及保留经典的近似冲击假定的情况下,通过采用分段分析的方法,得到含摩擦的平面多刚体系统的冲击问题的理论解,即根据冲击的初始条件及几何特性,以及作者提供的公式,可以直接得到冲击后的动力学响应。     

直线电机滑台摩擦特性和摩擦模型

为了提高直线电机在高速、高加速工况下的运动精度,需要对直线电机滑台的摩擦特性进行研究。本文通过直线电机实验台研究了加速度和速度对摩擦力的影响。实验结果表明:加速度越大,预滑动阶段结尾处的临界摩擦力也越大;加速度越大,混合润滑区摩擦滞后现象越显著,使得Stribeck曲线出现后移;在高速运动下,黏滞摩擦力并不随速度呈线性变化,黏滞摩擦因子会随着速度增加而逐渐减小。针对这些摩擦特性,提出了考虑加速度影响的Stribeck二元摩擦模型。结合实验数据辨识出了模型参数并通过对比其他工况下的实验数据和模型预测值,验证了Stribeck二元模型的有效性。     

稠油井抽油杆柱黏滞摩擦载荷计算分析

随着有杆抽油机在稠油井的应用越来越广泛,抽油杆的黏滞摩擦载荷问题日益显著。目前通常采用等效阻尼系数来计算杆柱的黏滞摩擦载荷;但无法准确反映黏滞摩擦载荷的变化情况,造成抽油机设计不够合理,效率不高等问题。以油管内稠油作为研究对象,建立了管内液体的动力学方程,求解出管内液体的速度分布。并以此为基础,结合牛顿内摩擦定律,形成了稠油井抽油杆柱黏滞摩擦载荷的计算方法。以胜利油田某稠油井为例,开展了抽油杆柱黏滞摩擦载荷计算分析,求解出了该井在一个运动周期内抽油杆黏滞摩擦载荷的变化情况。通过敏感性分析得出:在上冲程,增大抽油杆直径和油管直径或减少柱塞直径均会使杆柱的黏滞摩擦载荷变大;在下冲程,增大油管直径或减少抽油杆直径均会使杆柱的粘滞摩擦载荷变小,但柱塞直径的变化对杆柱的黏滞摩擦载荷没影响。研究结果对稠油井抽油机的设计以及抽油杆的选择提供了一定的理论依据。     

基于能量恢复系数的多刚体系统的摩擦碰撞

研究了多刚体系统的摩擦碰撞问题。一般的法向弹塑性力与位移的关系被直接引入到多刚体系统的计算中,同时考虑了碰撞中滑动模式的变化。在现存的文献中,常通过求解微分方程来解决该问题,但因碰撞时间同碰撞力不在同一个量级上,这就导致计算步长的选择十分困难,而且Amontons-Coulomb摩擦定律的不光滑性导致了在搜索粘滞状态与滑动状态的非光滑点的困难。代替通常的解微分方程的方法,以能量恢复系数作为桥梁,通过代数的方法得到碰撞前后系统状态。其主要优点在于既避免了能量的不协调性,又比微分方法简单。     

考虑驱动摩擦效应的冗余并联机构动力学建模

为了对喷管段的型面进行精确控制,设计一种可以实现姿态调整的平面3自由度4-PRR冗余并联机构,根据机构运动特点,利用闭环矢量法求解该机构运动学逆解。在运动学的基础上,结合虚功原理和牛顿-欧拉法2种动力学建模方法建立考虑驱动摩擦效应的动力学模型。首先利用虚功原理和范数最小原则建立不考虑摩擦效应情况下该机构的逆动力学模型,然后基于该动力学模型,结合牛顿-欧拉法建立考虑"库仑+黏性"摩擦效应的动力学模型,利用MATLAB软件对所建立的2种动力学模型进行工程实例仿真,得到2种情况下的驱动力曲线,分析考虑摩擦效应与否的驱动力变化规律。研究结果表明:摩擦效应对驱动力影响显著。     

四主缆大跨悬索桥抗震性能分析及减震措施优化

以燕矶长江大桥为工程背景,首先,采用动力非线性时程法分析了燕矶长江大桥抗震性能,并研究了设置电涡流-摩擦组合型阻尼器和黏滞阻尼器对大跨悬索桥抗震性能的影响;然后,对附加电涡流-摩擦组合型阻尼器摩擦力、阻尼系数和阻尼指数开展了参数敏感性分析;最后,从耗能角度分析地震作用下电涡流-摩擦组合型阻尼器减震特点.结果表明：在E2地震作用下,桥塔关键截面抗弯能力均大于弯矩需求;在“纵向+竖向”地震作用下梁端纵向位移较大.设置塔梁处纵桥向阻尼器后,可有效降低主桥梁端纵向位移;增大摩擦力、阻尼系数与降低阻尼指数均可提升梁端纵向地震响应的控制效果,但参数变化对桥塔控制截面的地震响应影响较小.阻尼系数较大时,电涡流阻尼主导了电涡流-摩擦组合型阻尼器耗能,相较于黏滞阻尼器,电涡流-摩擦组合型阻尼器对梁端纵向位移控制效果更好.     

轧机扭转自激振动分析

研究轧辊黏滑运动引起轧辊扭转自激振动和自激振动对带材表面质量影响 .在分析轧辊工作界面的黏滑运动基础上 ,建立轧辊转动动力学方程 .根据轧辊与带材之间黏着和滑动特点 ,对滑动非线性摩擦力进行线性化处理和求解动力学方程 ,分析扭转振动特性得出 :随着黏着时间的减少 ,扭转振动的波形逐渐由锯齿形变为正弦形 ,摩擦自激振动可以表现出低于自由振动频率的所有频率分量 ;黏着时间与扭矩增量成正比 ,与转动轴刚度和传动轴转动速度成反比 ,滑动时间基本稳定 ,黏着时间越长 ,系统吸收的能量和释放的能量越多 ,由于滑动时间一定 ,容易引起带材表面剪切冲击和表面条纹 .工业现场测试表明轧机存在工作辊扭转自激振动 .图 7,表 3,参 8.     

等时曲线是摆线的证明

为了考虑等时曲线的求解问题,建立质点沿光滑曲线从一定高度下滑所需时间的公式,将该问题转化为一个积分方程的求解问题。对无限区间上的积分方程,利用拉普拉斯变换方法给出了求解方法,得到了积分方程解的解析表达式,然后将其变化为一个常微分方程的求解问题。对有限区间上的积分方程,利用含参变量积分的求导和积分交换次序方法,得到积分方程解的解析表达式。然后将等时曲线问题,转化为一个常微分方程的求解问题,通过求解得到等时曲线解的解析表达式,即摆线的方程形式,从而给出了具有等时性的曲线一定是摆线的证明过程,对等时曲线的问题给予了完整的解决。     

二维细杆的变结构动力学

通过约束加载和卸载的变结构方法来处理由接触、碰撞和摩擦导致多刚体系统在速度水平的非光滑动力学问题, 并从接触、碰撞和摩擦等方面介绍二维问题的变结构方法,最后提供了二维细杆在粗糙水平面上运动的动力学算例。     

结构柔性对系统碰撞动力学响应的影响

针对在重力场下作大范围回转运动的柔性梁与一固定斜面发生斜碰撞的情况,根据Hertz接触理论和非线性阻尼项建立法向碰撞接触模型。引入线性切线接触刚度建立切向碰撞接触模型,以考虑接触过程中由于切向相对速度的换向作用引起的摩擦力的变化。利用假设模态法和Lagrangian方程建立系统含碰撞过程的一致线性化的动力学模型。最后根据不同刚度下的柔性梁的动力学仿真计算,探讨了结构柔性对系统碰撞过程动力学行为的影响。     

基于多包传输的非线性离散系统脉冲控制器设计

针对非线性离散脉冲系统,设计了一种基于多包传输的脉冲反馈控制器以保证相应的闭环系统渐近稳定.首先,考虑从测量变送器到控制器以及从控制器传输到执行器都有数据丢包,并均为独立的Bernoulli过程,建立了闭环多包传输离散脉冲反馈控制系统的数学模型.其次,根据系统范数稳定理论,给出系统在连续状态和脉冲发生时刻保证系统渐近稳...     

具有时滞的不确定离散脉冲切换系统的保性能控制问题研究

研究了一类具有范数有界参数不确定性和定常时滞状态的离散脉冲切换系统的保性能控制问题。引入一个新的二次型性能指标,利用Lyapunov稳定性理论与线性矩阵不等式 (linear matrix inequality)方法, 给出了离散脉冲切换系统保性能控制器存在的充分条件,继而给出了该充分条件等价于一个线性矩阵不等式的可行性问题的证明,并用这组LMI的可行解给出保性能控制律的一个参数化表示。最后通过实例证实所设计控制器的有效性。     

具非瞬时脉冲收获单种群动力学模型的控制阈值研究

建立具非瞬时脉冲收获单种群动力学模型,利用离散动力系统频闪映射理论,得到种群灭绝与种群持续生存的控制阈值.结果表明,非瞬时脉冲收获区间对于种群持久起着重要作用,可为现实的生物资源管理与生物多样性保护提供决策依据.     

污染环境下具瞬时与非瞬时脉冲收获的单种群动力学模型

利用脉冲微分方程理论, 研究污染环境下具瞬时与非瞬时脉冲收获的单种群动力学模型, 给出系统种群持续生存的充分条件. 结果表明， 瞬时脉冲收获量与非瞬时脉冲收获区间长度对系统种群持久有重要作用.     

污染环境下具瞬时与非瞬时脉冲收获的单种群动力学模型

利用脉冲微分方程理论, 研究污染环境下具瞬时与非瞬时脉冲收获的单种群动力学模型, 给出系统种群持续生存的充分条件. 结果表明, 瞬时脉冲收获量与非瞬时脉冲收获区间长度对系统种群持久有重要作用.     

线性奇异脉冲系统的稳定性分析

奇异脉冲系统是一类不连续的奇异系统,其状态在一系列离散时刻发生跳变。为充分刻画离散脉冲作用下奇异系统状态不连续的动态特征,提出基于时变Lyapunov函数的稳定性分析方法。通过运用此方法,并借助于凸组合技术,建立了一类奇异脉冲系统指数稳定性的充分条件。该稳定性条件以线性矩阵不等式形式给出,定量地揭示了脉冲区间及脉冲强度对系统稳定性影响。最后,用一个数值算例验证了所得结果的有效性。     

具有初速度物体对圆板冲击力的计算

具有初速度物体对结构的冲击可导致结构破坏,为了保证结构在冲击载荷作用下的安全,必须计算出冲击载荷的大小。针对这个问题,研究了具有初速度物体对圆板的冲击问题,采用伽辽金原理及拉普拉斯变换,推导出了物体对圆板的冲击力计算公式,并通过实例计算绘出了重物具有不同初速度时冲击力随时间的变化曲线。