杜芬型滑移系统振动非线性评估

以叠加原理为判别准则,通过计算杜芬型滑移系统对双频简谐激励作用的动力响应,分析系统的振动非线性及其影响因素。结果表明,恢复力非线性与阻尼非线性存在相互作用机制,一定条件下摩擦阻尼的增加可以抑制恢复力非线性的发挥,系统整体振动的非线性并非两者效应的简单累加。外部激励的影响体现在其幅值和频率两个方面,双频激励强度均较大时会激发系统的振动非线性。

滑移系统随机振动非线性分析

基于蒙特卡洛模拟定量研究了高斯白噪声作用下线性恢复力滑移系统稳态响应的概率分布相对于高斯分布的偏离程度.模拟结果表明:滑移系统稳态响应的概率分布具有对称性;当激励强度和系统自振频率较小而摩擦系数较大时,稳态位移响应的概率分布接近正态分布;稳态速度响应的概率分布远离正态分布.

线振动MEMS陀螺结构振动非线性特性研究

针对一种线振动微机电系统(MEMS)陀螺结构的振动非线性开展研究,利用理论方法推导、有限元仿真和扫频数据拟合得到了陀螺结构的非线性系数,根据达芬方程推导计算出非线性迟滞效应消失的临界激励以及对应的振幅阈值,为陀螺结构设计提供了理论指导。实验结果表明:非线性迟滞效应消失点和理论值相吻合。

2.5维编织复合材料振动非线性特性试验研究

通过强迫振动试验测试,探索2.5维纬向树脂基编织复合材料平板结构中的振动非线性特性。为了抑制材料的大变形行为,将2.5维纬向树脂基编织复合材料平板结构置身于不同边界条件、不同幅值水平基础激励下进行扫频强迫振动试验。试验结果表明:在微幅变形条件下复合材料平板的强迫振动响应呈现出明显的非线性特征。

有间隙拱型结构的扭弯耦合振动非线性分析

利用有限元数值计算与解析分析相结合的方法，通过对带间隙的拱型构件的振动分析，研究了拱型结构件在两端约束存在间隙时的扭弯耦合非线性振动特性，提出了数值解析法，并得到满意的结果。

地震随机载荷作用下风力机整体振动非线性特性研究

风力机的整体结构属于半刚性结构,且等效质量位于塔顶法兰盘几何中心位置,故导致风力机在抗震特性设计上存在缺陷。同时,在地壳随机激振力的作用下,风轮叶尖及翼型后缘位置易产生“鞭梢效应”,放大其激振力响应效果,降低风力机运行安全性。通过计算随机风载荷及地震激振载荷,模拟生成风力机振动加速度的时间历程,提取耦合作用的载荷谱文件,并施加于风力机本体的数学模型上。利用对风力机整体结构的模态分析和响应谱分析,得到风力机在风载荷及地震随机载荷耦合作用下的振动响应,为提高风力机抗震特性和运行安全性分析提供一定的参考依据,并为进一步优化风力机结构设计提供一种工程方法。

风力机地震诱导机舱振动非线性特性分析

基于开源软件FAST和Wolf土-构耦合模型,通过自编程开发了风力机地震动力学仿真模块,与文献提出的Seismic工具进行比较,验证了所建立的风力机地震动力学仿真模型的可靠性。在此基础上,计算了5种地震运动下三台不同功率的风力机地震动力学响应,并基于分形和混沌理论分析了地震诱导振动特性。结果表明:地震诱导振动具有明显的非平稳特征,且大型风力机必须考虑风-震耦合效应;地震诱导振动时程曲线分形维数介于1. 6～1. 8,表现较高的自相似性和长程相关性;对于风-震耦合效应较弱的小型风力机,振动曲线分形维数与地震强度之间具有较高的关联性;地震诱导振动表现为明显的混沌特征,为非周期性和非完全随机的非平稳振动过程;风-震耦合效应较强的风力机,地震诱导振动时程曲线最大Lyapunov指数与地震强度之间存在较大的相关性,且风-震耦合效应越强,振动可预测时长越短,振动不稳定性越强。

车辆-人体振动非线性时域模拟及软件实现

基于SY6480客车建立了车辆-人体振动系统的十二自由度非线性动力学模型,通过对钢板弹簧和减振器非线性特性的离散化,在四轮相关随机路面激励的条件下,采用分步线性化法对整车-人体的振动情况进行了时域模拟与频谱分析。试验验证结果表明系统模型建立正确,模拟和分析方法切实可行。进而本文还对整个模拟过程进行了可视化编程,编写的软件可实现平顺性的分析、预测和参数优化,可作为汽车平顺性设计的辅助工具。

带有支承间隙的压力管道振动非线性动力学行为研究

以现代非线性动力学和Sanders薄壳理论为基础,建立了一端带有支承间隙的压力管道的非线性动力学模型,利用Ritz法对模型进行分析。针对非线性系统的具体特点,通过数值计算,得到管壁振动的幅频特性曲线,并研究了支承刚度和支承间隙对管道动力学特性的影响。结果表明:一端带有支承间隙的压力管道的管壁振动幅频曲线呈现出明显的非线性特征。支承间隙和支承刚度对管壁振动响应的各次谐波,尤其是低阶谐波的共振幅值和共振频率有着显著的影响。了解带有支承间隙的压力管道振动非线性动力学行为对管道的设计、安装和日常维护检查工作有着重要的意义。

含裂纹缺陷的预扭壳结构非线性振动特性研究

基于扩展等几何方法和一阶壳体剪切变形理论建立了含裂纹缺陷的功能梯度预扭壳结构的非线性振动控制方程。控制方程中考虑了预扭壳结构的预扭角度及几何非线性,应用扩展等几何方法,采用反映位移变化的富集函数来描述裂纹的位置及长度,一方面可以提高计算精度,另一方面可以避免在裂纹处的网格加密,提高计算效率。采用了直接迭代法求解非线性振动控制方程。通过与现有文献结果对比,证明了本文方法的正确性和稳定性。在此基础上,探究裂纹对功能梯度预扭壳结构非线性振动频率的影响,研究了预扭角度、裂纹位置及长度和材料的功能梯度指数等参数对预扭壳非线性振动特性的影响规律。

基于键合图的环切机构动力学建模及其非线性振动研究

管道切口端面的质量是保障管路系统安全运行的重要因素之一,但在管道切削过程中存在非线性因素,可能会导致切管机发生混沌、拟周期等有害振动,从而影响切削精度和加工质量。因此,揭示切管机动力学失稳的机制以避免有害振动是改善运转性能、提高切削精度的关键。以一种刀旋式切管机的环切机构为对象,基于键合图理论建立了机构的动力学模型,通过计算灵敏度确定了关键动力学参数,并综合应用分岔图、Lyapunov指数图、相图、时间响应图等,揭示了关键参数的分岔机制。结果表明,随着激励幅值、激励频率和基座弹性系数等参数的变化,系统会存在倍周期分岔、Hopf分岔、混沌和吸引子共存等复杂动力学行为,从而产生严重降低切削质量的振动和运动突变。研究结果可为该机构后续动态性能优化和有害振动抑制提供参考。

振动压实中后期振动轮与压实路面的接触非线性动力学研究

在考虑随振土体质量的基础上,建立三自由度振动压路机-土耦合动力学模型,通过分析振动轮的时频域图、Poincaré截面图、最大Lyapunov指数和轮-土动态接触力等响应,研究振动压路机振动轮在压实过程中的非线性动力学响应特性。数值仿真结果表明,随着路基压实度的增大,振动轮由单一周期运动演变为多周期运动,最终进入混沌状态;在演变过程中,振动轮加速度的频域特征由最初的单一基频向基频伴随有整倍频谐波过渡,最终以基频和1/2倍次谐波为主要部分;在进入混沌状态后减小激振力和增大激振频率都可以使混沌状态退化至近似单一周期运动,其中减小激振力对响应特征的影响为:频域响应存在较弱的1/3倍、2/3倍及高倍次谐波;而增大激振频率对响应特征的影响为:振动轮压实运动的单一周期更为明显。

人车路耦合系统的非线性振动特性及试验研究

为了解决车辆行驶中产生的复杂非线性振动响应问题,建立三自由度人车路耦合非线性动力学模型。基于扭转几何变形非线性特征,利用拉格朗日方程推导出三自由度人车路耦合非线性振动方程,该方程中的正弦和余弦函数项来源于几何非线性扭转变形。针对自由振动,给出非线性恢复力曲面、势能曲面及固有频率解析表达式。针对强迫振动,运用数值仿真方法分析车辆质量、转动惯量、乘客质量、座椅刚度/阻尼、悬架刚度/阻尼、阻尼、质心位置、路面波长及波幅等系统参数对振幅速度响应曲线的影响。搭建人车路耦合振动系统的实验平台,通过振动实验结果验证理论分析与数值结果的可靠性。研究结果表明:该三自由度非线性动力学耦合系统可精确描述人车路耦合系统的响应特性,合理选择系统参数能够有效减小振动响应幅值和提升乘坐舒适性。

船体空间板架结构非线性振动测试研究

在船体结构中,空间板架结构作为重要的组成部分,和船体结构动力特征有着紧密的关系。船舶运行期间,往往会经历一个或多个设备带来的非线性振力。长此以往,会影响船体结构的稳定性。为了验证船体空间板架结构的非线性振动,本文选取某船舶展开振动测试实验,运用相空间重构技术构建实测振动信号状态空间,借助替代数据诊断分析振动信号的非线性特性。结果表明:伴随着相空间维度的增加,船体结构所出现的非线性振动也随之明显;特别是增加维度超出5维时,有6个测点出现振动。

基于索-梁结构的斜拉桥非线性振动仿真研究

本文建立了索-梁结构的有限元模型,对斜拉桥线性和非线性振动问题进行研究.首先对结构进行模态分析,发现结构振动表现出全局模态,局部模态以及混合模态,且索梁两者之间固有频率相互影响,对低阶频率影响较大,对高阶频率影响较小.其次,应用有限元软件对索-梁结构的自由振动和强迫振动进行仿真研究.结果表明:整个自由振动过程中频率有先增大后减小的趋势,且最终小于真实频率;在强迫振动中,观察到了丰富的非线性振动现象,包括索的亚谐波共振和内共振,与以往的实验和理论研究结果定性上得到验证;为斜拉桥全桥非线性动力学分析提供参考.

功能梯度三相复合材料圆柱壳的非线性振动研究

论文研究了一种由环氧树脂、石墨烯纳米片、碳纤维制成的功能梯度三相复合材料圆柱壳的非线性振动响应.基于一阶剪切变形理论和von-Karman几何非线性关系,考虑到温湿效应、气动力和外激励的共同作用,利用Hamilton原理建立了两端固支圆柱壳的非线性偏微分运动方程.利用Galerkin法将非线性偏微分运动方程离散成一组相互耦合的二阶非线性常微分方程,利用伪弧长延拓法求解非线性常微分方程组,给出对应的幅频响应曲线.本论文中仅考虑湿度和外激励等参数的变化对新型三相复合材料圆柱壳结构非线性振动响应的影响,分析了湿度和外激励的变化对功能梯度三相复合材料圆柱壳共振响应的影响.

基于二次摄动法的SMA层合梁非线性自由振动分析

为对SMA(形状记忆合金)层合梁的非线性自由振动进行分析,使用Brison一维本构模型描述SMA的力学特性,基于不同剪切函数和Von Karman大变形理论,建立梁质点位移与应变之间的关系,使用Hamilton变分原理,获得在弹性地基上两端简支SMA层合梁的动力学方程并进行无量纲处理。使用二次摄动法获得SMA层合梁的非线性自由振动方程。研究不同SMA体积分数、预应变、SMA铺设角度、温度变化对非线性振动的影响。

冲击荷载下岩土介质非线性振动预测方法研究

水利工程作为国家重点保护的民生工程,可能会承受军事打击、恐怖袭击、爆破施工等潜在的冲击荷载,因冲击荷载作用的强非线性,现有振动预测方法均存在不足之处。基于理论分析,提出一种能够精确预测冲击荷载下非线性振动的方法,并建立冲击荷载下岩土介质振动预测模型,通过大量现场实验验证方法及模型的准确性和实用性,为水利工程的安全防护提供理论依据。

活塞式压缩机非线性振动的动力学分析

往复活塞式压缩机周期振动系统的非线性扰动严重影响压缩机的工作性能。通过离散隐映射的方法来构造周期运动的映射结构,利用含非线性恢复力的二自由度系统近似系统的周期振动,分析了该非线性系统的稳定性,给出了周期轨道的稳定性及分岔特性的特征值条件。

在能量空间中实现非线性双转子系统的碰摩振动机理表征

碰摩是转子系统发生失稳的一个重要原因。在碰摩故障发生时,转子与机壳随时间的推移在碰撞和脱离等状态间变化,容易产生能量交换,并引发复杂的振动现象。通过构建带碰摩故障的非线性双转子系统模型及动力学方程,采用龙格-库塔法进行数值仿真,在相空间中分析系统的非线性振动特性。在振动能量空间中使用非线性能量供给函数模拟碰摩故障发生后系统的转子振动能量变化,利用振动能量轨道的迁移表征碰摩振动机理。研究结果更好地揭示了非线性双转子系统发生碰摩故障后的碰摩振动机理,提出的方法为双转子系统的振动机理分析提供了新的视角。