非线性弹性地基上矩形薄板的非线性振动与奇异性分析

研究非线性弹性地基上小挠度矩形薄板的非线性振动，应用弹性力学理论建立非线性弹性地基上小挠度矩形薄板受简谐激励作用的动力学方程，利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程。根据非线性振动的多尺度法求得系统主参数共振-主共振情况的一次近似解，并进行数值计算。分析了阻尼系数、地基系数、激励参数等对系统主参数共振-主共振的影响。系统主参数共振-主共振曲线均具有跳跃现象。随着阻尼、地基系数的改变，系统响应曲线具有“类软刚度特征”。随着参数激励幅值的改变，系统响应曲线具有“类硬刚度特征”。应用奇异性理论得到系统主参数共振-主共振稳态响应的转迁集和分岔图。     

基于小波变换的时变及典型非线性振动系统识别

用Morlet小波变换方法对时变振动系统和典型非线性振动系统进行参数识别。首先,通过Morlet小波变换提取振动响应的小波脊线,从而获得瞬时频率和瞬时幅值,然后,通过最小二乘曲线拟合即可估计系统的非线性阻尼和刚度系数。分别以时变阻尼自由振动系统、达芬有阻尼非线性简谐振动系统和范德波尔非线性自由振动系统为例子来说明小波变换方法对识别时变振动系统和非线性振动系统的有效性。     

非线性阻尼非线性刚度隔振系统参数识别

针对同时含有非线性刚度、非线性阻尼的振动系统,提出了两类参数识别方法。第一类方法是基于非线性振动系统中的振幅跳跃现象,通过跳跃点的测量得出振幅跳跃点的激励频率和幅值,用谐波平衡法识别出非线性振动系统的非线性刚度、非线性阻尼参数。第二类方法是涉及时域响应,通过希尔伯特变换获得非线性系统自由振动的响应幅值和相角,结合双非线性振动系统在瞬态激励下的解析解,获得系统的非线性刚度和阻尼。以非线性刚度非线性阻尼隔振系统为例,通过数值模拟对给出的两类参数识别方法加以验证,并对结果进行较比,识别参数相吻合。可以为实验条件下,含非线性刚度、非线性阻尼隔振系统的参数识别提供理论指导。     

用Padé多项式拟合法辨识动力学系统的物理参数

提出了一种动力学系统的物理参数辨识方法。应用Padé多项式对动力学系统的动刚度曲线进行拟合,通过最小二乘法确定Padé多项式中的系数矩阵,利用遗传算法对Padé拟合式中的参数进行优化,从而得到系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵。数值算例表明该方法具有较高的辨识精度且适用于黏性阻尼系统和非黏性阻尼系统。     

对接机构非线性物理参数辨识方法

采用直接参数识别方法(DPE)由系统的输入、输出数据识别空间对接机构的物理参数:惯量矩阵、阻尼矩阵和刚度系数矩阵。首先建立了对接机构简化非线性动力学方程,然后利用系统已知的对称性和非满阵信息将机构的非线性物理方程变形为参数线性的辨识模型,分别采用同时需要位移、速度和加速度数据的DPE方法和只需要位移数据的四阶差分DPE方法识别机构的物理参数。六自由度对接机构仿真算例验证了两种方法的可行性。     

基于小波变换的弱非线性阻尼和刚度辨识方法

利用脊上连续小波变换系数的幅度和相位,从结构系统的自由衰减响应中辨识了弱非线性阻尼和刚度.提出了一种检测小波脊的新方法以消除连续小波变换幅度极值的频移.为了抑制边界效应,提出利用最小二乘拟合误差选择小波函数参数的优化算法.使用数值仿真和实验检验了辨识方法的精度.实验装置是一台高精度转动惯量测试仪.结果表明提出的方法能够准确的辨识结构中的弱非线性阻尼及刚度参数.     

铁基多孔含油固定结合面法向动态特性研究

实验研究了多孔含油材料固定结合面法向刚度和阻尼特性,运用带有调节系数的等效单自由度结合面单位面积参数识别方法对其进行识别。该方法采用相对位移法,将任意质量为m的振动系统等效为质量是Me的标准单自由度系统。方便快速地识别出结合面的单位面积刚度和阻尼系数,识别精度高。通过等效单自由度参数识别方法,分别识别了45号钢无介质结合面和铁基多孔材料(含油介质)结合面的法向刚度和阻尼系数。对比表明实验所用铁基多孔材料含油结合面法向动态特性优于45号钢无介质结合面,在相同的法向预紧力下,前者单位面积刚度增加40%左右,同时前者单位面积阻尼系数增大5-6倍。     

基于振动测试的非线性参数识别方法

研究了利用特殊的正弦扫频技术识别非线性参数的方法。该方法利用目前线性系统成熟的模态分析技术,并结合等效线性化理论,通过振动测试识别结构的非线性参数,可以建立一个更加准确的模型来反映非线性结构的动力学特性,从而提高模型的预测精度。该方法包括两部分：（1）常位移测试识别非线性刚度;（2）常速度测试识别非线性阻尼。常位移测试是在一次正弦扫频过程中,通过调整各频率下的激励力幅值使得位移响应的幅值为常数,获得一组频响函数,通过模态分析获得等效刚度;改变位移响应的幅值进行多次测试,获得多组等效刚度;对获得的一系列恒定位移响应下的等效刚度进行曲线拟合,即可获得所有线性和非线性刚度参数。常速度测试与其类似。以三自由度非线性系统为例,进行了常位移测试和     

具有刚度非线性的结构系统阻尼参数测试

机械结构系统中存在大量的结构,其固有频率会随着激振力幅的不同而改变,称之为刚度非线性结构,例如螺栓法兰联接结构、涂层复合结构等。由于存在刚度非线性,经典的半功率带宽法无法准确辨识这些结构的阻尼参数。本文在修正经典半功率带宽法的基础上,提出了一种适用于弱刚度及强刚度非线性系统的阻尼辨识方法,称为频域带宽法。首先,基于刚度非线性结构系统的运动方程,分别推导了弱刚度非线性及强刚度非线性系统的阻尼辨识公式。进一步,提出了基于频域带宽法测试具有刚度非线性结构系统的阻尼参数的方法及流程,并讨论了扫频方向、扫频速度对测试结果的影响。最后,以具有软式非线性特征的硬涂层薄板为对象进行实例研究,获得了该薄板不同激励幅度下的阻尼参数。本文的研究可为精确建立类似结构的动力学响应分析模型提供参考。     

一种复合系统的时域参数识别方法

提出了一种复合系统捍域参数识别方法，对于层状地基－基础－框架这一复合系统，次层间刚度和阻尼从总体系统中分离出来，依据最小二乘识别法则，导出了层间刚度和阻尼参数识别的递推主程，以此为基础 该复合系统的时域参数识别方法，并以人工模拟系统输入和输出的方法，对一位于三层粘性土上的框架结构系统，实施了参数识别的全过程，结果表明，所建立的复合系统时域参数识别方法，对识别初始值的要求较低，且具有良好的识别精度。     

二自由度不对称迟滞振动压实系统的响应计算

分析了振动压实过程中被压实材料的不对称迟滞特性,建立了一种分段线性的不对称迟滞模型。在一次近似的前提下,利用谐波线性化方法,将迟滞非线性恢复力转化为等效刚度和等效阻尼表示,用优化算法求解频响方程,得到了二自由度迟滞振动压实系统的幅频响应。通过数值算例分析了模型参数对系统动态响应的影响,发现由于迟滞非线性的存在,随着激励幅度的增大系统会出现软化的趋势。     

A new approach on vibration analysis of locally nonlinear stiffness and damping system

The nonlinear force induced by spring and damping of 2-degree-of-freedom locally nonlinear vibrating system is regarded as applied force, and its mathematical model is established in this paper. Then impulse response temporal method of linear vibrating system is applied in the system, the response of locally nonlinear vibrating system is obtained by convolution integration between unit impulse response of corresponding linear system and equivalent nonlinear force, and numerical simulation of the model is attained. Finally, the feasibility of the new method on the domain of locally nonlinear vibrating system is verified by comparing the results, which supplies a new method to solve approximately vibration response of locally nonlinear vibrating systems.     

泡沫材料厚度对其刚度及阻尼系数的影响

根据隔振分析模型,建立了相应的实验测量系统,测量并分析了泡沫材料的刚度及阻尼系数。采用激振台对泡沫材料施加激励,由2个加速度计拾振,获得了由泡沫材料组成的缓冲包装系统的振动传递比曲线,应用非线性拟合方法计算得到了阻尼比,并求得了刚度和阻尼系数。实验结果表明:泡沫材料刚度随其厚度增加而递减,阻尼系数则在一定范围内随厚度增加而降低;泡沫材料厚度的增加会降低缓冲包装系统隔振的下限频率,在一定范围内越厚,隔振效果会越好,但当厚度超过了特定值,隔振效果反而有所下降。     

齿面摩擦对面齿轮传动系统振动特性的影响分析

为研究齿面摩擦力对正交面齿轮传动系统动态特性的影响,基于集中参数理论,建立了考虑齿面摩擦、齿侧间隙、传动误差、时变啮合刚度、啮合阻尼、支撑刚度和阻尼等参数的正交面齿轮多自由度耦合振动模型,采用龙格库塔数值积分法对系统的动力学方程求解,得到随摩擦系统变换的系统动态响应分岔特性。结果表明,随齿面摩擦系数的变化,面齿轮传动系统的动力学特性有周期响应和混沌响应,动态特性比较复杂。     

计及减振器非线性阻尼的自行火炮车体振动试验及数值模拟

为了研究减振器的非线性阻尼特性对轮式自行火炮连发射击过程中车体振动的影响,基于流体力学和液压基本理论,通过建立减振器的非线性阻尼求解模型,得到减振器阻尼及刚度系数表达式。针对某轮式自行火炮的具体结构特点,推导由减振器引起的悬挂等效阻尼系数和等效刚度系数表达式。同时,对轮式自行火炮连发射击时车体振动进行试验测试。在理论研究和试验研究基础上,对减振器阻尼及刚度系数采用线性和非线性表达式两种状态进行了数值建模模拟。结果表明,考虑非线性阻尼及刚度系数仿真结果与试验结果吻合较好,而采用线性阻尼及刚度系数仿真结果与试验结果存在较大的误差。研究结果表明减振器非线性阻尼及刚度系数对轮式自行火炮车体振动具有较大影响。所述方法可以推广到其他火炮车体振动仿真研究中。     

边界摩擦条件下含有预紧的对合碟簧隔振单元的振动特性

为研究对合碟簧的摩擦对隔振单元振动特性的影响,设计了一种存在预紧的对合碟簧隔振单元,建立了考虑边界摩擦条件下对合碟簧组的刚度模型。通过准静态加载试验验证了该刚度模型的正确性;并提出了该碟簧隔振单元的非线性动力学模型,应用平均法对对合碟簧隔振单元的自由振动进行分析,得出影响系统自由振动频率的各项因素;对基础激励下对合碟簧隔振单元的受迫振动进行分析计算。结果表明:在小位移振动条件下,该碟簧隔振单元可近似等效成非线性黏性阻尼系统,且附加支持力系数仅影响系统脱离频率,刚度三次项系数值的选取越大越不利于系统隔振;在大位移振动条件下,计算得到了系统存在异常跳跃状态与全频域内传递率系数T′d≤0状态,并说明这两种状态与黏性阻尼系数以及附加支持力系数间的联系。     

具有刚度非线性双层隔振系统冲击响应数值分析研究

对双层隔振系统中的弹性元件即隔振器采用非线性立方刚度模型描述,在此基础上建立了双层隔振系统的动力学方程。应用Runge-Kutta数值法求得系统的冲击响应,分析了双层隔振系统上下层质量之比、刚度之比以及隔振器阻尼和硬特性刚度系数对系统抗冲击性能的影响,对双层隔振系统的抗冲设计具有一定的参考意义。     

结构参数对机翼非线性颤振系统混沌运动特性的影响

机翼非线性颤振系统中的混沌运动是一种复杂的非线性动力学现象,研究结构参数对机翼非线性颤振系统混沌运动特性的影响,对非线性动力学系统的混沌运动控制具有重要意义。建立具有立方型非线性操纵刚度的带操纵面二元机翼的颤振方程,采用数值积分方法分别获得该非线性颤振系统在不同阻尼水平和不同操纵刚度下的分岔特性图。对分岔特性图进行对比分析结果表明：操纵面的操纵刚度并不影响系统的混沌运动特性,而操纵面偏转自由度或机翼俯仰自由度上的阻尼将会影响系统混沌颤振区域内的周期窗口,进而影响系统的混沌运动特性,特别是两自由度中任意一个的阻尼水平减小到一定程度时,系统混沌颤振区域内的周期窗口都将会消失;但是,单一的减小某个自由度上的阻尼水平,会使机翼非线性颤振系统的颤振临界速度降低。为了使得该系统在混沌颤振区域内不产生周期窗口又不降低其颤振临界速度,可采用在减小俯仰自由度阻尼的同时增大操纵面偏转自由度阻尼的方法。     

航空发动机自带冠叶片减振特性研究

摘 要：将自带冠叶片模化为质量弹簧模型。自带冠叶片减振主要是由于冠间碰撞和摩擦的组合运动来实现的,因此本文将冠间的接触简化为带对称间隙的弹簧阻尼模型,摩擦模型采用Sgn模型,从而建立该系统的动力学方程,进而采用Runge-Kutta数值方法求解系统的动力学方程。本文主要探讨了冠间间隙、刚度比、接触角度、摩擦系数等多种参数对减振效果的影响。结果表明：叶片的振动能量与冠间间隙、刚度比、接触角度、摩擦系数等参数有关,参数选取要考虑工作转速的范围。冠间的碰摩组合运动为硬式分段线性的非线性振动,因此本文同时采用Poincaré映射图和频谱图等方法对系统的非线性特性进行了一定的研究。
     

非粘滞阻尼系统阻尼系数识别的拉普拉斯域方法

在结构动力响应的分析中,阻尼模型的选取对得到的分析结果具有相当的制约性,因此,结构的阻尼值机理及阻尼参数的识别研究一直倍受关注。由于结构实际阻尼机理的复杂性,目前常用的粘滞阻尼模型具有一定的局限性。首先介绍一种更一般的非粘滞阻尼模型,该模型的阻尼力与质点速度的时间历程相关;通过拉普拉斯变换对具有该阻尼的系统进行复模态分析,推导得到了结构阻尼系数的识别方法。对算例的数值仿真表明,该方法能有效地识别这种非粘滞阻尼模型的阻尼系数;当阻尼的非粘滞性不强时,其得出的结果与已有方法对粘滞阻尼参数识别的结果一致。