摩擦动力系统中两种非光滑现象及其算法研究

摩擦引起的振动在很多工业应用中都是很严重的问题,因此是目前国内外普遍关注的问题之一。讨论摩擦动力系统中的两类非光滑现象:stick-slip运动和碰摩现象,并对其进行比较细致的描述。采用事件驱动方法对实例进行数值分析,并与其他通用数值方法进行比较。结果指出采用方法的优越性。     

两自由度干摩擦振动系统的粘滑运动分析

干摩擦结构广泛存在于机械系统中,由此引起的振动行为属于典型的非光滑动力学研究范畴。通过将含干摩擦非线性振动系统看作一分段线性系统,提出了求解各粘滑状态阶段解析解的方法,并以两自由度干摩擦振动系统的力学模型为例进行了数值模拟,进而分析了由干摩擦导致的粘滑振动行为。     

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.     

基于刚柔耦合模型的干摩擦制动系统振动分析

该文针对制动摩擦颤振现象,建立了摩擦制动装置的刚柔耦合动力学模型,应用伽辽金离散和数值计算,揭示了摩擦块的盘面振动与摩擦盘面外振动间的耦合关系(即内共振条件)对系统振动的影响,并分析摩擦块的颤振特点。分析可知,转速高于临界转速时,由于盘的弹性振动,摩擦块在盘内作近简谐周期运动,转速低于临界转速后,系统产生摩擦-滞滑颤振。运动耦合越强,滞滑-颤振出现的越早,引起的振动也越强烈和复杂。同时,由于盘的弹性振动对摩擦块产生强迫激励,会在一定转速范围内产生共振。     

单自由度含间隙和干摩擦碰撞振动系统的分岔与混沌

建立了单自由度含间隙和干摩擦的碰撞振动系统的动力学模型,利用半解析、数值摸拟方法求解系统的响应并给出了判定系统粘滑碰撞准则,阐述了判定系统周期运动稳定性的理论方法,对系统在不同摩擦力影响所呈现出的动力学行为进行了非线性动力学分析,并进一步分析了由干摩擦导致的粘-滑振动行为.     

干摩擦振子双粘着运动响应的级数形式解及粘滑边界分析

基于摩擦力函数的分段表达式,利用谐波平衡方法给出双粘着运动响应的级数形式解析解。双粘着运动响应仅包含奇次谐波成分,其响应幅值与粘着时长受频率比、力幅比及粘性阻尼比影响。基于级数解给出参数平面内的粘滑边界线函数。粘性阻尼增大能缩小纯滑动参数区域范围,在频率较小时影响更明显。当粘性阻尼比小于0.165 2时,粘滑边界线出现凸凹交替特征。     

带有CVaR罚的分布鲁棒指数跟踪模型：易求解的转化

提出了一种带有条件在险价值(CVaR)惩罚的分布鲁棒指数跟踪模型,该模型将分布鲁棒优化的思想与CVaR惩罚相结合。模型中概率的不确定性通过随机向量的一阶和二阶矩的置信区域来描述。将该模型由一个“min-max-min”形式的优化问题,等价转化为一个非光滑最小化问题。同时提供了一个近似求解带有连续型随机向量的非光滑极小化问题的离散化方案,通过该方案离散化之后的目标函数包含众多但有限个的非光滑函数的最大化。在较弱的条件下证明了离散化之后的模型收敛到原问题等价转化后的非光滑连续分布模型。采用了光滑投影梯度(Smoothing Projected Gradient,SPG)方法求解离散化后的模型,并证明了由SPG方法产生的迭代点序列的任何聚点都是离散化之后模型的全局最小值点。在2008年1月至2023年7月的纳斯达克日度指数数据集上与先进模型进行比较,数值结果验证了所提模型以及SPG方法的有效性。     

小提琴弓弦系统的振动形态及振动机理研究*

小提琴弓弦系统的振动机理非常复杂。通过分析传统弓弦粘滑摩擦振动模型和弦振动现代理论模型以及弦振动形态实验,提出了基于能量状态变换的单摆摩擦振动模型。该模型考虑了振动系统的能量状态变化,并对振动周期给出限制,从而较好体现了小提琴琴弦的振动行为。设计了基于高速摄影的非接触式光学测量系统。通过实验,测量了拨弦和拉弦两种不同机制的弦振动状态参数,特别对弦上各点的振动位移和周期、相位变化、弦振动的瞬态和包络状态等进行了实验测量和理论分析,从而探明了小提琴弓弦之间摩擦振动的状况和特性。     

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。     

干摩擦自激振动周期解的同伦方法

针对一类单质体-传输带干摩擦系统,首先对系统平衡点进行稳定性分析,然后利用同伦方法研究系统的纯滑动和粘滞滑动形式的干摩擦自激振动。通过适当选取基函数,定义初始猜测解、辅助线性算子和非线性算子,计算到二阶或三阶近似即可得到精度较高的解析近似解。由于粘-滑极限环的由两个阶段组成,具有非光滑特点,在计算其滑动阶段时,可以允许近似解中出现长期项。     

螺旋传动式驱动器的爬行运动分析

依据应用于能动光学系统中的螺旋传动式驱动器,建立了螺旋传动系统中螺纹副的物理模型;由螺纹副之间的摩擦类型,推导出其运动的动力学表达式,详细分析了螺纹副的爬行运动,以及爬行运动发生的判据函数,同时分析了螺纹副各个参数对爬行运动发生的影响。通过对实际螺旋传动系统中的螺纹副进行建模,利用所推导的动力学表达式对其进行分析和优化,同时运用Simulink软件对同一系统进行建模和分析,二者得出相一致的结果。     

旋转摩擦诱发粘滑振动特性分析

把旋转体和与弹性梁固结的质量块作为一对摩擦副,研究了旋转摩擦诱发质量块的粘滑运动规律.理论分析和仿真结果表明,旋转摩擦诱发质量块的运动是周期性的非常规振动,其运动过程为质量块先随旋转体一起粘滞运动,然后沿粘滞运动方向滑动,再沿相反方向滑动,无论在粘滞期还是在滑动期,质量块都在运动.这一运动重复进行,直到质量块脱离旋转体或旋转体停止转动为止.     

轴-壳耦合系统摩擦振动

推进轴系与壳体的组合是水下航行器的主要结构,而艉轴承支撑轴系与壳体连接中最大负载。采用有限元法与子结构模态分析法综合,建立轴系-壳体耦合结构有限元模型及子结构耦合模型,研究该耦合系统在摩擦激励下的振动特性,分析了摩擦引起系统自激振荡的影响因素及摩擦振动引起系统粘-滑运动的特点。旨在建立准确的轴、壳耦合系统振动的原理模型,分析摩擦力下系统振动响应。     

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。     

多界面干摩擦系统的减振特性及设计方法研究

作为一类非线性阻尼, 干摩擦阻尼器的减振效果通常与激振力水平直接相关, 且往往只在一个激振力水平下具有最佳振动抑制效果。为改善其“激振力-减振效果”特性, 提出了设计多界面干摩擦系统的思路。从一类可描述扭转振动的集总参数模型出发, 探讨了此类系统的可行性, 并给出了无量纲的动力学方程组。其次, 提出了一种改进的时/频转换方法, 用以分析包含任意干摩擦界面系统的频域响应, 考虑了每个干摩擦界面上可能出现的周期内“滑移”、“滑移-阻滞”和“阻滞”运动状态。同时, 用相应的数值积分方法验证了该方法的正确性和在计算速度上的优势。在此基础上, 分析了干摩擦界面的个数、临界摩擦力和质量对系统特性的影响, 以二界面和三界面干摩擦系统为算例, 阐明了采用多个干摩擦界面改善系统减振性能的机理和设计方法。     

大型数控车床进给伺服系统的建模与分析

针对某大型数控车床的横向进给伺服系统,建立了考虑摩擦和传动刚度的综合力学模型和数学模型。通过数值仿真分析了低速进给下静动摩擦力差值和传动刚度变化对工作台输出的影响,得出了工作台产生爬行运动的可能性条件。该型数控车床横向进给系统现场实验的结果验证了理论分析的合理性。所得结论为数控机床进给伺服系统的稳定性和加工精度的提高提供了研究基础。     

某前驱车轮端起步粘滑异响分析与控制

某前驱车型在起步过程中驱动轮端出现"咔哒"异响,问题发生频次较高,严重影响整车品质。对异响现象进行分析最终确定是轮毂轴承与驱动半轴接触端面粘滑振动引起,在粘滑过程中接触端面由静摩擦向滑动摩擦转变时接触面间摩擦系数突变产生轴向冲击力诱发异响。通过建立合理的物理模型,分析粘滑运动过程中相关的正压力、滑动摩擦系数、静摩擦系数等参数的影响,利用一种特制减摩垫圈,进而改变传动零部件接触端面的动态摩擦特性,有效解决了该车型驱动轮端起步异响的问题。目前,国内外针对车辆传动系统中粘滑摩擦的研究较少。该研究对新车型传动设计过程中类似的粘滑异响处理有积极的借鉴和参考意义。