辨识振动环境中两点螺栓连接状态的REE声发射指标

为探索基于声发射技术的两点板条螺栓连接结构连接状态的辨识,以累计能量参数为基础,提出了声发射相对当量能量指标（REE）,以便更有效地进行螺栓连接状态的辨识。声发射REE参量可消除声发射测试参数受振动时间等环境因素的影响,综合考虑了能量和振铃计数等声发射参数,可以更准确地辨识螺栓连接结构的连接状态。     

包带连接建模与非线性动力学特性分析

在航天工程中,包带连接机构是应用最为广泛的星箭连接分离机构,其主要由两个半圆形钢带(包带)和若干V形截面的卡块组成。为研究包带连接的力学特性,首先分析了包带连接中各个部件之间的接触力以及接触力之间的关系。然后通过将接触力等效为有限单元节点载荷的方法,把包带连接加入到整体结构的有限元模型当中。对于包含包带连接的结构,其动力学方程为非线性微分方程,方程的求解采用了Newm ark直接积分法。最后,采用所提出的建模方法对一个标准接口的包带连接进行了计算,分析了包带连接的非线性动力学特性以及预紧力的影响。     

单螺栓连接梁的非线性连接层建模与参数识别

针对线性的螺栓连接层等效模型无法表征进入微观滑移状态后结合部动力学行为的问题,用Voce本构关系对线性连接层等效模型做出了改进,使其能表征螺栓结合部的非线性动力学行为。以单螺栓连接梁为研究对象,试验探究了不同预紧扭矩对其固有频率的影响,测试了其在不同幅值谐波激励力下的频响函数。通过遗传算法对连接层等效模型的四个非线性参数进行了识别,分别包括初始屈服应力、切线模量和两个形状参数,识别了参数后模型频响函数计算值与试验值的误差在10%以内,表明改进后模型的准确性与可行性。改进后连接层等效模型可以用于装配结构非线性行为的预测。     

考虑轧制界面粗糙形貌的轧机辊系非线性振动特性研究

轧制界面的粗糙形貌可导致界面行为的根本变化,极大地影响着轧机辊系的动力学响应行为。考虑轧制界面粗糙形貌的影响,建立了轧机辊系系统的非线性垂直振动动力学模型,计算了具有不同粗糙形貌轧制界面的轧机辊系系统非线性刚度特性和固有频率特性,并与采用Duffing振子描述界面刚度的传统轧机模型进行了对比。采用多尺度法求解了考虑界面粗糙形貌影响的轧机系统主共振幅频特性方程,并推导了系统受迫振动响应的跳跃频率和跳跃幅值表达式,分析了轧制界面粗糙形貌、激励载荷、非线性刚度率和阻尼对轧机辊系系统动力学响应特性的影响,为抑制轧机振动提供有效的理论参考。     

裂纹转子弯扭耦合振动非线性特性分析

以非线性涡动影响下的水平Jeffcott裂纹转子为研究对象,分别建立了刚性支承的纯弯曲振动、弯扭耦合振动和轴承支承的弯扭耦合振动三种运动微分方程,针对三种模型,分析了裂纹转子系统响应的分叉与混沌特性。数值计算结果表明： 较大时,三种模型下的弯振分叉图均呈现出复杂的非线性特性,尤其在 附近,各种周期、拟周期和混沌响应交替出现,阵发性特点非常明显,系统由拟周期路径通向混沌。模型1、2的弯振分叉图特性基本相似,模型3则具有更为复杂的非线性特性。模型2、3的扭振分叉图与各自的弯振分叉图极为相似,且非线性特性也基本相同。分析结果有助于更充分了解裂纹转子的动力学特性。     

振动工况下螺栓连接自松弛机理研究

为研究振动工况下螺栓连接自松弛机理,利用ANSYS参数化语言建立考虑螺纹的三维螺栓连接有限元模型,用降温法加载预紧力,进行螺栓连接横向振动瞬态分析;研究横向激励幅值、初始预紧力、螺纹啮合面、螺栓头及螺母承压面以及连接物之间结合面的摩擦因数等对螺栓连接自松弛影响。结果表明,横向振动时完全滑移先发生于螺纹啮合面处;横向激励幅值越小、初始预紧力越大、螺纹啮合面及螺栓头、螺母承压面摩擦因数越大,螺栓连接自松弛越不易发生;激励幅值一定时连接物间结合面摩擦因数对自松弛无影响,但摩擦因数越大,发生横向振动所需剪切载荷越大。研究结果对理解螺栓连接自松弛、指导防松设计具有重要意义。     

端部激励下空间倾斜拉索非线性振动特性研究

为探讨空间倾斜拉索承受塔锚固端或梁锚固端谐波位移激励下的非线性振动特性,基于牛顿运动定律及拉索索力的状态变化,综合考虑拉索振动松弛与非松弛特性,推导了斜拉索承受端部任意方向位移激励下的三维空间非线性振动方程,并采用Runge-Kutta分段时程积分法求解该方程。研究表明：在三维空间坐标系下,拉索振动呈现面、内外耦合振动特性,且耦合振动幅值与拉索面、内外固有频率及激励频率大小有关;在面内位移激励下,增大激励幅值,拉索振动呈现面外自激振动特性;增大拉索初始垂度及激励幅值,拉索振动呈现松弛与非松弛状态交替变化过程。     

等高齿锥齿轮非线性振动特性的联合求解方法

齿轮重载啮合中发生的轮齿接触损失会引起齿轮传动中的动态传递误差,动态传递误差的存在是等高齿锥齿轮非线性振动的重要原因,准确预测和计算等高齿锥齿轮传动中的动态传递误差是进一步改善这类齿轮系统振动特性的有效手段。针对某重载等高齿锥齿轮,研究了其在一定运行速度和扭矩范围内的频率响应特性;运用一种新的曲面积分与局部有限元联合求解方法求解了等高齿锥齿轮传动中的动态传递误差,从而揭示出此类传动系统振动的强非线性特性。这种方法无需将时变拟合刚度和啮合频率变量等非线性因素作为外部的激励进行求解,而是从齿轮啮合的每一时步,计算动态啮合力以及动态传递误差,最终得出等高齿锥齿轮的非线性振动特性。该方法可以精确表达轮齿几何及轮齿接触力等因素对齿轮动力学性能的影响,为等高齿锥齿轮这类复杂振动特性的传动系统提供了一种行之有效的分析方法。     

螺栓接头非线性模型及其波能耗散

建立了在高频情况下一维构件的波传播模型，针对工程中常见的螺栓连接梁结构，讨论了波在其中传播的特性及能量耗散问题，提出了一种简化的非线性接头模型。分析与实验结果表明：这种非线性模型更能接近实际。波通过梁的螺栓连接时，存在着能量耗散，螺栓松紧程度对能量耗散有较大的影响。在共振频率处，连接部分发生较大的折射。     

海洋波力发电倒置摆系统的非线性振动实验研究

摘要：本文以振动基座上的倒置摆系统为研究对象,对该系统受竖向简谐激励作用时的非线性振动特性进行实验研究,探讨该系统应用于海洋波力发电的技术可行性,为海洋波力开发利用提供依据。实验设计倒置摆转动角位移采集系统,通过测试确定系统的阻尼、固有频率等,为数值模拟提供依据并指导倒置摆系统的振动实验。通过实测振动时域数据得到系统振动频谱及相图,证明该系统存在大阻尼条件下的大周期运动、共振状态下的周期振动和倒置摆稳定吸引域,这表明该模型具有海浪波力能源吸收好,消耗少的特点,同时表明该模型具有高效的动力输出能力．因此,振动基座上倒置摆模型在开发利用海洋波力能源发电中具有十分重要的应用前景。     

非线性成型振动台混沌特性分析与仿真研究

为了解决混凝土构件现有振动成型技术中密实度不高、成型周期长的问题.基于混沌理论对现有振动台结构进行改进,考虑碟形弹簧非线性建立振动系统的物理模型和动力学模型.通过分岔图确定系统产生混沌时的参数范围,利用Matlab/Simulink搭建混沌响应数值仿真平台,采用Runge-Kutta法求解并绘制系统的相轨迹图、Poin...     

基础非线性振动的实用解析分析

用近似解析法分析了基础竖向振动的非线性特性，由此建立起基础共振频率、扰力幅值以及地基土动力特性参数间的理论关系，并将其与实验数据进行了比较。本文结果对动力机器基础设计、用共振法测定地基的变形模量和承载力具有实用价值。     

立方非线性隔振系统动力学特性与设计分析

目的研究非线性隔振系统的动力学行为。方法以立方非线性系统为研究对象,研究了阻尼系数?、无量纲参数R对放大倍数的影响规律,并进行了隔振设计。结果随着阻尼系数?和无量纲参数R的增大,放大倍数峰值减小。结论系统的非线性行为有利于系统隔振性能,即便阻尼系数等于0的情况下,也不会出现放大倍数无穷大的情况;系统阻尼的增加,有利于改善隔振性能。     

具有初始应力加劲板的非线性动力学特性

针对工程结构中常用的加劲板,研究了其在初始应力作用下的非线性振动特性。将母板与加劲肋分开考虑,其中母板按薄板理论考虑,加劲肋按Euler-Bernoulli梁理论考虑,根据母板与加劲肋的应力与应变关系建立系统的应变能表达式,同时结合系统的动能表达式,并利用Lagrange方程建立系统的非线性动力微分方程。运用椭圆函数求得加劲板单模态的非线性频率,采用同伦分析方法求解加劲板的3∶1内共振。通过参数分析,重点讨论初始应力变化对系统非线性动力特性的影响,并得出初始应力的存在对加劲板非线性动力特性的影响规律。     

具有记忆特性的非线性减振器参数识别

将非线性减振器的记忆恢复力用双折线模型来近似,在大变形前提下构造了其单值支的解析展开。由此把减振器试验建模中的非线性参数识别简化为对展开式系数及无记忆恢复力模型参数的线性估计,而物理参数可由此估计导出。沿此途径建立了两种参数识别方法,模拟实验及多种钢丝绳,钢丝网减振器的建模实验表明它们行之有效。     

一类双线性系统受零均值平稳高斯白噪声激励时的FPK解

本文首先在文献[1]的基础上进一步分析研究了具有一般形式对称双线性恢复力的非线性系统受零均值平稳高斯白噪声激励时的FPK解（即位移响应的概率密度函数）；在此基础上，针对一类特殊的双线性系统给出了相应的FPK解。     

液压缸非线性弹簧力约束下轧机吸振器参数的优化

考虑四辊轧机液压缸非线性弹簧力约束的因素,引入吸振器控制装置,建立带有轧机吸振器的轧机辊系振动动力学模型;通过对轧机吸振器基本参数的优化,得出吸振器最优的阻尼系数和刚度系数;仿真分析不同质量、弹簧力、摩擦力对轧机辊系振动幅频特性曲线的影响规律,得到轧机吸振器的最优质量可以有效提高系统稳定性,轧机吸振器的最优弹簧力可以缩小系统的不稳定区域,轧机吸振器的最优摩擦力可以有效降低幅频特性曲线的高度,为有效抑制轧机辊系垂直振动提供理论支持。     

A Study of Nonlinear Effects in a Cushion‐Product System on its Vibration Transmissibility Estimates with the Reverse Multiple Input–Single Output Technique

The Reverse Multiple Input–Single Output (R‐MISO) identification technique was implemented to determine vibration transmissibility frequency response functions (FRFs) of a cushion‐product system that accounts for nonlinearities known to exist in such systems. The signed quadratic x|x| nonlinear term was used. The results were compared with the classical linear approximation FRFs calculated with the single input–single output identification method. Comparisons were made for five types of expanded polystyrene (EPS) cushions with varying density and two levels of band‐limited random excitation. It was shown that vibration transmissibility FRFs obtained with the R‐MISO method and with the inclusion of a signed quadratic x|x| nonlinear term significantly (up to ~70%) improved the total coherence of the nonlinear vibration transmissibility FRFs for the EPS cushions subjected to the static load selected to coincide with the optimum of their respective cushion curves. The R‐MISO technique was successful in accounting for some of the nonlinearities in the EPS cushion‐product system. However, its ability to deal with nonlinearities is not specific to the EPS but rather common to cushion‐product systems subjected to vertical vibrations. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Nonlinear free vibration of a composite rectangular specially-orthotropic plate with variable fiber spacing

The geometrically nonlinear free vibration of a composite rectangular plate with variable fiber spacing is investigated. The investigation is limited to a single ply composite having straight and parallel fibers. The fibers are distributed more densely in the central region where high stiffness is needed than in other regions. The assumptions of von Karman’s nonlinear thin plate theory are made. The problem is solved numerically using the hierarchical finite element method. The nonlinear equations of free motion are mapped from the time domain to the frequency domain using the harmonic balance method. The resultant nonlinear equations are solved iteratively using the linearized updated mode method. Results for the fundamental linear and nonlinear frequencies are obtained for simply supported and clamped composite square plates with three variable distributions of E-Glass, Graphite, and Boron fibers in Epoxy matrices. The efficiency of the hierarchical finite element procedure is demonstrated through convergence and comparison with published data. The variable fiber spacing, fiber volume fraction, type of fiber material, and boundary conditions are shown to influence the hardening behavior.     

Tailorable Dynamics in Nonlinear Optical Metasurfaces

Controlling light with light is essential for all-optical switching, data processing in optical communications and computing. Until now, all-optical control of light has relied almost exclusively on nonlinear optical interactions in materials. Achieving giant nonlinearities under low light intensity is essential for weak-light nonlinear optics. In the past decades, such weak-light nonlinear phenomena have been demonstrated in photorefractive and photochromic materials. However, their bulky size and slow speed have hindered practical applications. Metasurfaces, which enhance light–matter interactions at the nanoscale, provide a new framework with tailorable nonlinearities for weak-light nonlinear dynamics. Current advances in nonlinear metasurfaces are introduced, with a special emphasis on all-optical light controls. The tuning of the nonlinearity values using metasurfaces, including enhancement and sign reversal is presented. The tailoring of the transient behaviors of nonlinearities in metasurfaces to achieve femtosecond switching speed is also discussed. Furthermore, the impact of quantum effects from the metasurface on the nonlinearities is introduced. Finally, an outlook on the future development of this energetic field is offered.