受简谐激励弹簧测力机构的主参数共振研究

应用拉格朗日方程得到有阻尼弹簧测力机构在简谐激励作用下的非线性运动微分方程Duffing-Mathieu方程;根据非线性振动的多尺度法求得系统满足主参数共振情况的一次近似解,并对其进行数值计算.分析激力、谐调值、阻尼等对系统主参数共振响应曲线的影响.随着阻尼的减小和参数激励幅值的增大,系统幅频响应曲线的峰值和共振区增大.其他参数相同时, 硬刚度力幅响应曲线与软刚度力幅响应曲线关于谐调值反对称.     

皮带驱动机构的主共振近似解分析

应用拉格朗日方程,得到带平方和立方非线性的皮带驱动机构的非线性振动微分方程,根据非线性振动的多尺度解法,求得系统满足主共振情况的近似解,分析系统的稳定性,并对其进行数值计算.分析带的长度和横截面积、外激力、谐调值、系统阻尼等对系统的影响.分析一次近似解、二次近似解的特点,指出系统主共振的一次近似解的幅频响应曲线表现为硬刚度特性;二次近似解的幅频响应曲线表现为软刚度特性.     

受简谐激励载流导线的主共振—主参数共振

研究受简谐激励的二长直电流间载流导线的主共振-主参数共振问题,应用动力学方法建立载流导线受外部激励和安培力的Mathieau方程.根据非线性振动的多尺度解法,得到系统满足主共振-主参数共振情况的近似解以及对应的定常解,并对其进行数值计算.分析电流、张力、激励幅值、阻尼等参数对系统的影响,得到随参数变化响应曲线的变化规律.     

皮带驱动机构的主共振与稳定性

应用拉格朗日方程,得到皮带驱动机构的非线性振动微分方程,根据非线性振动的多尺度解法,求得系统满足主共振情况的一次近似解以及对应的定常解,分析系统的稳定性,并对其进行数值计算,分析带的长度和横截面积、外激力、谐调值、系统阻尼等对系统的影响,揭示一些新的动力学现象.     

温度场中非线性弹性地基上矩形薄板主共振

为了研究温度场中非线性地基上矩形薄板受简谐激励的主共振稳定性问题,应用弹性力学理论建立其动力学方程,应用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程.利用非线性振动的多尺度分析方法求得系统主共振的近似解,并进行数值计算.分析温度、地基系数、阻尼、几何参数、激励等对系统主共振的影响.幅频响应曲线存在跳跃现象.随着阻尼、板厚、地积系数的增加,主共振振幅减小;随着激励幅值的增加,主共振振幅增大.随着温度系数-T1的增加,共振曲线的振幅增大;随着温度系数-T0的增加,共振曲线的振幅减小.     

电机端盖强非线性主共振分析

根据电机端盖结构特点,将端盖抽象为薄圆环板。应用卡门方程和伽辽金法。建立结构轴对称的电机端盖在对称载荷作用下的强非线性动力方程。应用MLP法得到主共振的近似解。分析系统一次近似解析解及端盖系统的阻尼、激励力和结构参数对振动响应曲线的影响。     

非线性车辆悬挂系统的振动特性研究

针对非线性弹簧与阻尼的车辆悬挂系统,建立了两自由度系统模型的非线性运动微分方程,研究了单频余弦激励情况下的主共振。运用商伦分析方法求出了系统的幅频。向应特性,分析了轨道激励幅值与非线性因素对车辆共振曲线的影响。通过与数值仿真对比,验证了同伦分析方法对于求解一类两自由度受迫运动方程的有效性。     

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。     

电阻电感非线性RLC电路弹簧耦合系统3次超谐共振

研究电阻和电感非线性RLC(resistance-inductance-capacitance)电路弹簧耦合系统的非线性振动,应用拉格朗日-麦克斯韦方程,建立受简谐激励的具有电阻和电感非线性RLC电路弹簧耦合系统的数学模型.根据非线性振动的多尺度法,得到系统满足3次超谐共振条件的一次近似解以及对应的定常解.对其进行数值计算,分析系统不同参数对响应曲线的影响.增大激励电压、极板面积和非线性电阻系数,响应曲线振幅和共振区变大.增大极板间距、线性电感系数和线性电阻系数,响应曲线振幅和共振区变小.系统的固有频率随极板间距增大而增大,随极板面积和线性电感系数的增大而减小.     

轧机液压压下垂直系统非线性振动机理研究

针对轧机垂振系统往往忽略液压压下系统影响的问题,考虑轧机液压系统中液压缸与机架间的粘性阻尼及轧制界面非线性刚度,建立了轧机二自由度液压压下垂直振动系统模型。采用多尺度法求解了该模型在主参数共振情况下的一阶近似解,得到了系统的频率响应方程,用数值方法研究了定常解的稳定性。分析了非线性刚度、液压缸的粘性阻尼等参数对系统振动的影响,并应用相平面法,Poincare映射方法和最大Lyapunov指数方法分析了激励频率变化对液压非线性参激垂直振动的影响。分析结果为工程中解决液压压下系统的振动问题提供了一种参考。     

非线性方程组解集边界求解方法及其在并联机构分析中的应用

并联机构的结构使其输入和输出运动之间具有复杂的非线性关系,在该类机构的运动学、动力学、作业空间、误差分析及运动控制中均涉及大量的非线性方程组求解。介绍一种含参数的非线性方程组的解集边界求解方法,基于流形理论和数值化连续算法,可直接搜索出一个非线性系统的解集边界,计算速度快、效率高。利用上述算法,对一台实际的4自由度并联机床进行了作业空间边界的求解和分析,验证了算法的实用性和有效性。     

Bifurcation and chaos analysis of nonlinear rotor system with axial-grooved gas-lubricated journal bearing support

Axial-grooved gas-lubricated journal bearings have been widely applied to precision instrument due to their high accuracy, low friction, low noise and high stability. The rotor system with axial-grooved gas-lubricated journal bearing support is a typical nonlinear dynamic system. The nonlinear analysis measures have to be adopted to analyze the behaviors of the axial-grooved gas-lubricated journal bearing-rotor nonlinear system as the linear analysis measures fail. The bifurcation and chaos of nonlinear rotor system with three axial-grooved gas-lubricated journal bearing support are investigated by nonlinear dynamics theory. A time-dependent mathematical model is established to describe the pressure distribution in the axial-grooved compressible gas-lubricated journal bearing. The time-dependent compressible gas-lubricated Reynolds equation is solved by the differential transformation method. The gyroscopic effect of the rotor supported by gas-lubricated journal bearing with three axial grooves is taken into consideration in the model of the system, and the dynamic equation of motion is calculated by the modified Wilson-0-based method. To analyze the unbalanced responses of the rotor system supported by finite length gas-lubricated journal bearings, such as bifurcation and chaos, the bifurcation diagram, the orbit diagram, the Poincar6 map, the time series and the frequency spectrum are employed. The numerical results reveal that the nonlinear gas film forces have a significant influence on the stability of rotor system and there are the rich nonlinear phenomena, such as the periodic, period-doubling, quasi-periodic, period-4 and chaotic motion, and so on. The proposed models and numerical results can provide a theoretical direction to the design of axial-grooved gas-lubricated journal bearing-rotor system.     

平方非线性对屈曲薄板振动性能影响的研究

分析研究参数激励简支矩形薄板非线性振动中的超谐振动。依据Karman方程的动态比拟，运用Galeerkin法将控制薄板振动的微微分方程转化参数激励Duffing型方程。针对该方程进行的变换表明，屈曲薄板振动系统为带有平方和立方非线性的参数激励非线性动力系统。应用摄动分析研究系统中平方非线性因素对系统的调节机理以及平方非线性导致的2倍超谐振动。分析结果表明，由于平方非线性对系统的调节作用，在一定的参数域响应中自由振动项的幅值不会因阻尼的存在而衰减，自由振动以激励频率2倍的频率参与系统的响应。基于理论分析的试验研究证明，所讨论的参数激励屈曲薄板振动系统在一定的参数条件下将出现2倍超谐振动。由2倍超谐振动参与的系统的振动状态是稳定的周期运动。     

多非线性弹性约束下轧机辊系振动特性

考虑四辊轧机在轧制过程中液压压下缸和平衡缸的非线性弹性约束作用,建立轧机辊系的多分段非线性动力学方程。运用平均法求解系统的频率响应方程,并采用奇异性理论分析系统的分岔行为,得到系统的转迁集以及6组不同的分岔图。以轧机实际参数为例,分析各非线性参数对系统幅频特性曲线的影响,发现系统幅频曲线在各分段处具有向高频段拐弯的特性,适当选取系统参数可有效减小这种行为的发生,这为抑制轧机辊系振动提供了理论参考。     

椭圆轴承-转子系统非线性运动及稳定性分析

运行中的轴承—转子系统,由于油膜出现气穴,存在破裂区域,此时Reynolds方程的变分形式已不能满足。基于变分约束原理,按照油膜的物理特性,在动力积分、迭代过程中实时形成修正的Reynolds方程变分形式的有限元方程及其扰动方程,在不增加计算量的情况下,同时求得了非线性油膜力及其Jacobian矩阵,并且使其具有相互协调一致的精度。将预估—校正机理和Newton-Raphson方法相结合给出了一种轴承—转子系统Hopf分岔点所对应线性失稳转速及轴承动力学系数的计算方法。将时间尺度引入PNF(Poincare-Newton-Floquetl方法求得了系统Hopf分岔极限环解及其涡动周期,判断了该解的稳定性。基于PNF法及将延续算法和PNF法相结合的轨迹预测追踪算法研究了系统非线性不平衡周期响应,结合Floquet理论分析了非线性轴承—转子系统T周期运动的局部稳定性和分岔行为。运用Lyapunov指数分析了系统响应的混沌现象。数值结果展现了系统响应具有丰富复杂的周期、拟周期、多解共存、跳跃和混沌等非线性现象。     

基于WMRA的隔震结构时变非线性参数识别

基于小波多分辨率分析(wavelet multi-resolution analysis,简称WMRA)理论,建立结构时变非线性参数识别方法,研究隔震结构在地震作用下表现出来的时变非线性力学行为。首先,以描述隔震支座的迟滞非线性Boucwen模型为研究对象,引入3阶有效数值差分技术,将运动方程中非线性模型的恢复力增量进行线性化,形成递推观测方程;其次,基于WMRA理论,将观测方程中每一待识别参数采用小波多分辨率展开,将模型参数识别问题转化成多元线性回归模型中小波重构系数的估计问题;最后,分别采用数值模拟、串联隔震体系(serial seismic isolation system,简称SIS)振动台试验测试数据,识别结构及隔震层参数随时间的演化规律,验证该识别方法的正确性和适用性,为隔震结构在施工、运营期各阶段状态评估提供一定参考。     

悬辊式旋风磨机的混沌振动分析

对振动超标的悬辊式旋风磨机进行了振动分析，建立了反映磨机运动的非线性微分方程。用非线笥振动理论和Melnikov方法，分析了混沌阈奶，指出磨机工作状态处于混沌区，根据数值计算和现场测试分析，采取了有效措施，改变了磨机的工作状态，减小了磨机的振动和噪声。     

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.     

Winkler地基上四边自由矩形薄板的亚谐共振与奇异性分析

研究Winkler地基上四边自由矩形薄板的亚谐共振问题.按照弹性力学理论建立Winkler地基上四边自由受简谐激励作用矩形薄板的动力学方程.利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程.应用非线性振动的多尺度法求得系统满足1/3次亚谐共振情况时的一次近似解,并进行数值计算.分析激励、阻尼等对系统响应曲线的影响.应用奇异性理论对1/3次亚谐共振幅频响应方程进行奇异性分析,得到选取不同分岔参数时开折参数平面的转迁集和分岔图.