Coulomb干摩擦模型与LuGre摩擦模型的分析与比较

分析比较Coulomb干摩擦模型和LuGre摩擦模型的特点。Coulomb干摩擦模型形式简单,能较好地反映stick-slip运动状态的切换,但不能反映对系统动态响应有直接影响的不同的摩擦现象,且其不连续性也给数值仿真带来了困难。LuGre摩擦模型能捕捉滑动速度变化时摩擦力的变化,使其适用于stick-slip运动的研究,然而其参数的确定十分困难,且在数值计算时需要取较小的步长才能进行求解,计算效率较低。分别应用这两种模型仿真分析含摩擦滑移铰平面刚体的stick-slip现象,通过具体算例对数值方法进行说明,并给出了结论。

一种正压力随时间变化的微滑移干摩擦模型

在Csaba摩擦模型的基础上发展了一种能够考虑接触面摩擦运动过程中正压力随时间变化的微滑移干摩擦模型。模型将局部微滑移运动与整体宏滑移运动进行了结合,采用在每个时间迭代上逐步分析判断摩擦微元运动状态的方法来描述摩擦运动过程中的黏滞、局部微动滑移、整体宏滑移以及分离状态,能够克服Csaba摩擦模型只能描述局部微滑移摩擦力、并且正压力分布不变的不足。对单谐波和多谐波外力作用下无分离状态及存在分离状态的干摩擦力进行了模拟。计算了凸肩阻尼结构模拟叶片在复杂激励下的非线性振动响应,研究了系统参数对干摩擦阻尼减振效果的影响,为工程中研究具有干摩擦阻尼结构叶片的接触面摩擦力提供了理论依据。

基于微滑移解析模型的干摩擦阻尼叶片稳态响应分析

基于单边微滑移解析模型,建立了阻尼器干摩擦力的本构关系,该模型可以较好地描述摩擦界面粘滞-滑移状态以及在同一时刻阻尼器各局部拉、压应变不同而产生的摩擦力方向的不同。采用等效刚度和等效阻尼对干摩擦力的非线性特征进行了线性化处理。引入干摩擦阻尼因子度量干摩擦阻尼效果。采用谐波平衡法对简化的带阻尼器叶片系统进行了强迫振动响应分析。分析表明:干摩擦阻尼器对叶片的作用体现在阻尼和刚度两个方面,干摩擦阻尼因子是评价干摩擦阻尼效果的一个较好的参数;存在最佳的正压力,使干摩擦阻尼因子最大,响应最小。

微滑移离散模型及在干摩擦阻尼叶片振动分析中的应用

建立了阻尼器干摩擦力微动滑移离散模型,该模型可以较好地描述摩擦界面粘滞-滑移共存状态和阻尼器因局部拉、压应变不同而产生的局部摩擦力方向的不同,适用于各种激振作用下的阻尼器动力学分析,克服了微动滑移解析模型仅适用于单谐波作用力的局限。采用时域法对简化的凸肩干摩擦阻尼结构叶片系统进行了强迫振动响应分析,验证了微动滑移离散模型在阻尼叶片动力学分析中的可用性。

基于改良整体滑动模型的缘板干摩擦阻尼器减振特性研究

考虑了接触面间正压力过大时阻尼器将逐步失去阻尼的特性,参考实验结果将正压力过大时干摩擦力与位移简化为线性关系,对整体滑动模型进行完善。在考虑了阻尼器刚度系数、接触面正压力以及外激励幅值等的影响因素下,结合一次谐波平衡法对缘板干摩擦阻尼器进行了仿真分析,得到了该类阻尼器振动及减振特性随相关参数变化的规律。仿真分析结果显示完善后的模型能更好地反映系统的动力学特性。

基于Stribeck摩擦模型的干摩擦滑块接触问题有限元分析

以干摩擦滑块模型为对象,基于有限元理论研究了Stribeck摩擦条件下的准静态单边接触问题,探讨了Stribeck摩擦对接触求解的影响。研究结果表明:随着接触体相对速度的改变,摩擦因数相应变化,接触面上的应力与位移的分布随之改变,应力最大相对误差达100.08%;Stribeck模型考虑了速度对摩擦因数的影响,更能描述接触的真实情况。利用编制的软件包和ANSYS对比分析了库仑摩擦时滑块的应力分布,从而验证了自制软件包的正确性。

基于几种常用干摩擦模型的定量比较分析

干摩擦模型常用于水平振动输送机的动力学分析中,不同的摩擦模型会有不同的分析结果。针对干摩擦模型的选择问题,对三种经常在研究中使用的模型,即库伦模型、Stribeck模型和Lu Gre模型进行了定量的比较分析。建立了仿真和实验的单自由度自由振动模型,得到实验曲线和各摩擦模型仿真曲线,通过计算实验曲线和仿真曲线之间所夹面积和欧氏距离的方法,比较三种模型相对实验数据的贴合程度,结果表明,Lu Gre模型的贴合程度最好,为水平振动输送机动力学研究中选择Lu Gre模型,提供了理论依据。

金属橡胶材料干摩擦阻尼的产生机理及力学模型

金属橡胶材料干摩擦阻尼、非线性刚度的产生机理是一个较为复杂的问题,其内部存在大量的干摩擦接触,通过螺旋型金属丝相互摩擦接触来损耗振动能量。干摩擦阻尼与物体表面的微观结构密切相关,从微观角度分析了金属橡胶材料干摩擦阻尼的产生机理,欲准确地揭示干摩擦阻尼的减振规律,还必须正确的提出描述干摩擦规律的数学模型。由于金属橡胶客观存在不光滑的非线性泛函本构关系,使得含有干摩擦环节的金属橡胶结构的响应计算问题非常困难。介绍了关于两固体接触表面间的干摩擦问题的四种数学模型,即Sgn摩擦模型、滞迟模型、动态系统中干摩擦力的数值计算模型、三次非线性粘性阻尼双线性滞迟模型,这四种模型为后人在该领域的继续研究奠定了坚实的理论基础。

一种叶片干摩擦阻尼器耦合振动分析的二维局部摩擦模型

从一维局部滑动模型和轨迹跟踪法出发,采用带滑动触点的并联弹簧来模拟二维平面运动时叶片-阻尼器间的干摩擦接触,提出一种二维局部滑动摩擦模型。推导了各种摩擦接触情形下的摩擦力计算公式,通过仿真深层次揭示了二维局部滑动的规律。结果表明,二维局部滑动与一维局部滑动相比既有一致又有本质不同,二维局部滑动模型可用于叶片干摩擦阻尼器耦合振动特性的分析。

平面接触运动干摩擦阻尼器的微滑移数值模型

为克服宏滑移模型无法计及阻尼器柔性及一维微滑移模型对运动维度和激励时变性限制,考虑阻尼器自身柔性,将阻尼器离散,在其接触面节点安置滞后弹簧单元,形成干摩擦阻尼器的平面微滑移数值模型。模型应用滞后弹簧元族模拟摩擦接触面局部黏-滑效应。求解模型时,离散外部激励历程,用状态向量标定阻尼器局部黏滞-滑移-分离特征;运用数值累积方法对接触摩擦面局部状态持续跟踪,跟踪过程依据接触面黏滞-滑移-分离转化判据持续修正位移、摩擦力及运动状态向量,最终得到稳定的触点位移-干摩擦力滞回曲线。阻尼器法向载荷较大时,共振频响结果显示,应用平面运动微滑移模型的位移频响较宏滑移模型位移频响计算结果差异明显,在共振频率点,宏滑移模型频响结果为0.049 m,而微滑移模型结果为0.038 m,相差22.4%,微滑移模型求解结果更趋近于实验结果。

干摩擦力影响下振动主动控制系统模型的修正。

在利用电磁作动器对微型盘进行振动主动控制的试验中,发现电磁执行装置中的干摩擦力对控制效果有相当大的影响,为此分析了干摩擦力对隔振系统的影响,得出了基于干摩擦力影响下的振动主动控制系统模型,并结合算例分别对考虑干摩擦影响和不考虑干摩擦影响的情况进行了仿真。仿真结果证实:干摩擦力对振动主动控制的效果有着重要不良影响,如果不能正确考虑其在控制系统模型中的作用,将会导致一些错误的发生,乃至控制系统失控。

分形接触干摩擦模型及在围带叶片受迫响应分析中的应用

为了研究含有围带接触面叶片的非线性振动响应,基于三维干摩擦微滑移模型,发展了一种分形接触干摩擦微滑移模型,用于计算考虑接触面形貌的摩擦力.在该模型中,摩擦接触面被离散成一系列接触单元,每个接触单元由一组接触点对来表征该接触单元的粘滞、滑移、分离的摩擦运动状态.采用分形几何模拟接触表面的形貌,基于分形理论和赫兹接触理论,建立接触面粗糙度、正压力、弹性模量、泊松比等参数与接触刚度和摩擦系数的关系.接触面摩擦力由接触刚度、摩擦系数和接触点对的相对位移确定.采用该发展的模型预测了真实围带叶片的受迫振动响应,研究了接触面形貌和初始正压力对围带叶片共振响应的影响.研究结果表明,本文模型能考虑接触面形貌对围带叶片非线性振动响应的影响;接触面形貌改变时,接触刚度和摩擦系数会发生变化,从而影响接触面摩擦力;在该模型中,接触刚度随着正压力的增加而增加,随着粗糙度的增加而减小;摩擦系数随着正压力增加而增加,随着粗糙度的增加,先增大后减小;接触面形貌和初始正压力对围带叶片受迫振动响应有显著影响.

基于完善双线性迟滞模型的干摩擦阻尼系统动力学分析

针对接触正压力较大时干摩擦力主要表现出刚度特性的情况,结合已有文献的实验研究结论,对双线性迟滞模型进行完善。通过龙格库塔方法计算干摩擦阻尼系统的动力响应,结合傅里叶变换、庞加莱图及相图分析系统的非线性动力学特性。仿真结果表明,在干摩擦接触不脱离的情况下,系统没有出现分叉与混沌现象,稳态响应与摩擦力没有出现次谐波响应且高次谐波分量很小,证明了基于一次谐波平衡的等效线性化方法求解接触不脱离的干摩擦阻尼系统是较为精确的;得到了接触刚度、外激励幅值、正压力对干摩擦阻尼系统减振效果影响的规律,与相关实验结果基本相符。相关结论可为工程中干摩擦阻尼器的设计提供参考。

用改进的摩擦模型计算带阻尼结构叶片的响应

提出了一种改进的Ｏｄｅｎ摩擦模型，用于模化非线性干摩擦阻尼，并给出了叶片系统的运动微分方程．用该模型计算了一个５片成组叶片系统的振动响应，研究了阻尼联接件在叶片的不同高度位置上以及不同的激振力和正压力数值对阻尼叶片振动特性的影响，得出了一些有参考价值的结论．

含间隙和干摩擦的连杆机构系统动力学研究

各种连杆机构铰链处存在的非线性因素对机构运行的稳定性产生巨大的危害,因此考虑间隙和干摩擦非线性因素同时存在对机构系统动力学性能的影响是进一步改善机构运行性能的重要基础。以四杆机构为例,对于连杆两端铰链处存在的间隙和干摩擦因素,采用开关键合图分别对其建立各自的向量键合图模型;在此基础上,建立间隙和干摩擦同时存在的铰链单元的非因果键合图模型,将其以整体模块形式嵌入四杆机构的向量键合图模型中,得到整体四杆机构混合键合图模型,由混合键合图模型最终建立机构的动力学方程;基于Matlab软件对所建模型进行数值仿真研究,得出非线性因素对连杆动力学性能的影响,对于控制连杆机构的运行精度和稳定性具有指导意义。

干摩擦振动系统响应计算方法研究综述

首先讨论了两固体接触表面间的干摩擦力模型,重点介绍了滞迟摩擦模型方面的研究工作;然后,论述了含有各种干摩擦环节的振动系统简谐、随机和冲击激励下的响应计算方法,着重讨论了基于滞迟恢复力模型的响应计算方法,并对各种计算方法的特点进行了评述.最后,指出了干摩擦振动系统响应计算方法亟待解决的一些重大问题.

聚酰胺/聚苯硫醚共混物摩擦学性能研究——(Ⅰ)干摩擦

制备了一系列不同组成的聚酰胺(PA66)和聚苯硫醚(PPS)共混物,对材料的摩擦学性能进行了研究。结果表明,80%φ(PA66)/20%φ(PPS)共混物的摩擦学性能最好。借助扫描电子电镜(SEM)和能量色散谱(EDS)等手段,分析认为,PA66在对偶钢环上形成了不均匀、不连续的牢固转移膜,PPS则不能形成转移膜;共混物中PA66相的存在增强了PPS向对偶面上转移的能力。"摩擦热控制模型"适用于PA66/PPS共混物体系,材料的磨损由其在对偶面上形成转移膜的能力及转移膜的性质控制。

金属橡胶隔振器干摩擦阻尼特性的研究

探讨了描述金属橡胶材料干摩擦迟滞特性的数学模型 ,并通过单向和双向加载的实验 ,研究了金属橡胶隔振器阻尼元件的干摩擦阻尼特性 。

金属橡胶干摩擦阻尼系统动态性能分析方法的研究

以干摩擦阻尼系统动态性能表征方法的前期研究成果为基础,针对金属橡胶构件的非线性力学性能,分析了金属橡胶构件的干摩擦阻尼的成固,对金属橡胶于摩擦隔振系统的运动微分方程的建立与求解进行了探讨,将方程的数值解与试验结果进行了对比。结果表明,在建立金属橡胶干摩擦阻尼系统的运动微分方程时,可以直接采用非线性恢复力,而不采用当量粘性阻尼项。试验结果表明该方法具有足够的精度。

独立悬架汽车转向系间隙与干摩擦对其Hopf分岔特性的影响

车辆转向系的非线性振动对车辆的行驶稳定性与安全性产生巨大的危害,因此降低转向系的振动、分析系统参数对振动特性的影响成为车辆振动控制至关重要的一环。为分析问题的全面性与合理消除振动,综合考虑转向系间隙与干摩擦,轮胎所受侧向力三个非线性因素,建立独立悬架汽车转向系4自由度自激型等效非线性振动模型,对多自由度系统自激型振动的Hopf分岔形式做出了具体的理论分析并给予数值验证,详细讨论间隙与干摩擦两种非线性因素对临界车速与分岔后极限环幅值的影响,进行奇点稳定性与瞬态响应时间分析;通过数值仿真得到在不同非线性因素影响下车辆平衡点失稳的变化规律,其结果对减小转向系振动与其Hopf分岔控制具有一定的指导意义。