钢丝绳联轴器迟滞特性的建模与参数辨识

基于对一种非线性迟滞特性钢丝绳联轴器振动试验数据分析和处理，提出了联轴器特性的数学模型：Ｑ（Ａ，ｆ，ｘ，ｘ）＝Ｋ１（Ａ）ｘ＋Ｋ３（Ａ）ｘ３＋Ｋ５（Ａ）ｘ５＋Ｃ（Ａ，ｆ）｜ｘ｜ｎ（Ａ，ｆ）ｓｇｎ（ｘ），其中刚度函数Ｋ１（Ａ）、Ｋ３（Ａ）和Ｋ５（Ａ）描述联轴器刚度特性，阻尼函数Ｃ（Ａ，ｆ）描述阻尼大小，阻尼的成分由阻尼函数ｎ（Ａ，ｆ）描述。并用参数整体辨识方法辨识了模型中的各参数，弄清了该型联轴器的动刚度和阻尼特性。研究表明，提出的数学模型能很好地反映非线性动刚度和阻尼对非线性迟滞恢复力Ｑ的作用，可以全面描述振幅Ａ、激励频率ｆ、瞬态位移ｘ和瞬态速度ｘ对恢复力的影响，适用于具有非线性迟滞特性的其他类型联轴器。     

具有非线性迟滞特性的大挠度弹性联轴器建模

本文在对大挠度弹性联轴器振动试验数据进行处理和分析的基础上，用拟合分解法以及阻尼等效原理，提出一个与振动位移幅值有关的非线性迟滞恢复力数学模型，分析表明，该数学模型能很好地描述联轴器的非线性动刚度和阻尼等动态特性对迟滞恢复力的影响，为深入研究船舶推进轴系的振动特性提供了联轴器的数学模型。     

考虑连接界面局部非线性的动力学分析方法

连接界面上存在的多尺度、多物理场等复杂行为是引起结构阻尼和刚度非线性的主要原因。针对连接界面上典型的刚度软化、迟滞非线性行为,采用Iwan模型模拟连接结构进行力学建模,并推导了含有非线性连接的动力学微分方程。然后,采用时频交替方法求解非线性动力学方程在周期性激励作用下的稳态响应,并与数值积分方法计算的响应进行对比,最后研究了不同激励频率对连接界面非线性特性的影响。结果表明:Iwan模型能够较好地描述连接界面的刚度软化、迟滞特性,时频交替方法能够更加快速精确地求解非线性系统的稳态响应,随着激励频率的增加,位移响应最大值减小,迟滞曲线面积也相应减小。     

一种嵌套式X型结构的高阻尼隔振器性能研究

在不减小刚度的情况下,为了实现隔振器高阻尼输出的隔振目标,首次提出一种基于嵌套式X型结构的高阻尼隔振器.在建立隔振系统动力学模型基础上,首先,给出了隔振系统的等效阻尼,并研究其非线性变化特性.然后,采用谐波平衡法给出了隔振系统的力传递率.以力传递率为基准,对隔振器系统的减隔振性能以及设计参数的灵敏度进行了分析.最后,通过实验验证了理论模型的有效性和解析结果的准确性.结果表明,与常规线性隔振器相比,采用相同设计参数的嵌套式X型结构高阻尼隔振器可大幅度提高系统输出阻尼,并且其隔振特性可通过各个设计参数灵活调整.相关研究成果可为高阻尼隔振器的设计与应用提供理论依据.     

变杆长X形结构隔振系统动力学特性研究

针对传统三参数隔振器谐振段与高频段的隔振效果不能同时保证的问题,提出了一种将几何非线性特征变杆长X形结构隔振器的模型.该模型采用谐波平衡法建立动态响应解析模型,并且将解析解与时域数值解和多体动力学软件Adams得到的仿真数据进行对比,证明解析解正确.在此基础上,分析了变杆长X形结构隔振系统的等效刚度系数、等效阻尼系数、力传递率和多频稳态激励条件下传递到基础的动态力以及关键设计参数对隔振系统传递特性的影响.结果表明变杆长X形结构隔振系统等效刚度和等效阻尼呈单调递增变化;变杆长X形结构隔振系统谐振峰值显著减小且频率未发生变化,对应时域力响应也呈现出相同的变化特征.     

油锯系统频率响应函数的测定

<正>油锯系统的频率响应函数反映油锯系统的动态特性。油锯的隔振设计就是通过油锯系统的质量、刚度和阻尼的选择,求得符合隔振要求的频率响应函数。本文阐述用实验法测定油锯系统的频率响应函数以及该法在油锯隔振设计中的应用。     

金属橡胶粘弹性阻尼迟滞力学与数值模型

基于曲线分解的思想,将动态恢复力-位移曲线分解为非线性弹性力-位移曲线和椭圆曲线,建立描述金属橡胶迟滞力学性能的非线性弹簧-粘性阻尼单元模型,利用阻尼耗能相等的原理进行参数识别.对圆环形金属橡胶进行动态实验测试,以验证理论模型的正确性.结果表明,理论曲线与实验曲线的变化趋势较为一致,理论模型可以较好地描述金属橡胶的迟滞力学特性.此外,将金属橡胶分解为非线性弹簧单元和粘性阻尼单元,仿真金属橡胶的迟滞力学特性.仿真结果表明,该方法具有较好的仿真精度.     

具有弹性地基的多层隔振系统的动力学方程

导出了地基土层的功能，势能及该土层的等效质量，等效刚度，等效阻尼系统，从而对于具有弹性地基及联合基础的多层隔振系统提出了一种动力学建模的新方法，该方法能较简便地将弹性地基等效力一个附加在原基础之下的质－弹－阻隔振型，从而将这一复杂的隔振系统的动力学建模问题转化为一般的多层隔振系统的动力学建模问题。     

屈曲板型准零刚度隔振器的设计和特性分析

设计一款屈曲板型准零刚度隔振器,该隔振器由竖直的橡胶垫和屈曲的弹簧钢板组合而成.为便于分析该隔振器的刚度特性,基于Abaqus软件分析和Matlab拟合给出力与位移的近似表达式.通过理论分析,给出该系统出现准零刚度时,竖直橡胶垫需满足的刚度条件.依据谐波平衡法研究了阻尼对系统动力学特性的影响,得到了系统的力传递率,并对其隔振性能进行了评估.结果表明,屈曲板型准零刚度隔振器能够显著提高低频段的隔振效率;在适当的阻尼情况下,该准零刚度隔振系统没有共振问题.     

一种非线性隔振系统的分岔与混沌研究

分岔是通向混沌的主要道路.文章利用实验测量了非线性隔振系统中的力学参数,在实验基础上建立了非线性隔振系统的数值计算模型,通过对简谐激励下该非线性隔振系统的计算分析,并利用Poincare映射的方法得到了非线性隔振系统的全局分岔图,进而揭示了该非线性隔振系统的动力学特性.     

一种几何非线性低刚度高阻尼隔振器动态特性研究

为了实现隔振器低动态刚度和高阻尼的设计目标,利用两层变杆长X型机构,提出一种新型隔振器.首先,采用谐波平衡法获得所建隔振系统动力学模型的稳态解析解,并分别给出隔振系统的幅频响应、相频响应、等效刚度、等效阻尼和力传递率.然后,根据力传递率,将新型隔振器与常规线性隔振器和准零刚度隔振器进行对比分析.同时,采用有限元方法对获得的解析解进行了有效性验证.最后,分析并给出系统参数对新型隔振器隔振性能的影响规律.结果表明：与常规线性隔振器相比,新型隔振器具备更小的动态刚度和更高的阻尼输出;与准零刚度隔振器相比,本新型隔振器除了能保证低刚度和高阻尼输出之外,还具有较好的稳定性与静承载能力;隔振系统设计参数对隔振性能均有较大影响,可通过灵活调整隔振系统各设计参数满足不同的隔振需求.     

层间隔震结构减震机理的数值模拟分析

以振动台试验模型为背景,隔震垫采用铅芯橡胶隔震支座双线性滞回阻尼和粘滞阻尼的粘塑性分析模型,隔震层采用粘塑性分析模型,建立层间隔震结构的动力运动方程.同时,使用有限元分析软件ANSYS对该试验模型进行非线性有限元动力分析,获得层间隔震结构在地震动下的响应.分析结果表明,隔震层位置越低,隔震效果越好.随着隔震层设置位置下移,层间隔震体系在结构动力特性上体现为前两阶模态质量参与系数的比例发生变化.在中间层隔震区域,隔震层上部子结构反应基本上由一阶振型决定,而下部子结构反应却以二阶振型为主.隔震层上部子结构层间位移较稳定,可以近似为平动;下部子结构层间位移呈现抛物线状,且下部结构最大层间位移常出现在下部结构的中间位置.     

局部非线性轴系振动稳态响应计算方法

对有非线性迟滞特性联轴器的船舶推进轴系振动稳态响应计算方法进行研究。在计入联轴器非线性动刚度和迟滞非线性阻尼的情况下,以ＧＬＭ法为基础,提出一种称为ＳＳＧＩＬＭ的方法,用于计算局部具有非线性动刚度和迟滞阻尼特性轴系的振动稳态响应。     

MR阻尼器对拉索振动控制的研究

在磁流变(magnetorheologic简称MR)阻尼器力学特性试验的基础上,建立了能够很好地描述MR阻尼器非线性滞回特性的非线性参数模型,该模型由一个改进的Bingham模型和一个非线性弹簧单元串联而成。对MR阻尼器-拉索系统编写了非线性有限元动力分析程序,以一根实际的拉索为例,计算了MR阻尼器不同参数时对拉索的减振效果,计算结果与试验结果吻合。有限元计算结果表明:优化阻尼力随拉索频率的降低而提高;随着拉索振动幅度的减小,拉索减振的最优阻尼力减小。     

非线性减振器隔振分析及其与线性问题的比较

以线性阻尼、立方刚度非线性系统为例,对非线性隔振理论进行了初步探讨,获得了系统的无量纲运动响应和传递率,同时将它们与线性问题进行比较,着重讨论了非线性的影响,得到了一些有用的结论。     

金属丝网减振器的建模与参数识别研究

针对金属丝网减振器的滞迟特性和非线性关系,利用金属丝网减振器的静态特性试验得到载荷-位移曲线,并由此建立了金属丝网减振器的滞迟恢复力模型,将恢复力gn分解为无记忆部分g0和记忆部分z(t),并分别用间接Fourier展开法和直接Chebyshev展开法对减振器双折线本构关系进行级数展开和参数辨识,通过参数识别数值模拟得出Chebyshev级数展开识别法的精度略胜一筹,为建立金属丝网减振器非线性泛函本构关系与动力学模型提供了坚实的实验基础和理论指导。     

非线性动态轧制过程下冷轧机参激振动特性

同时考虑轧制过程中非线性动态轧制力和辊面振纹导致的非线性参激刚度的影响,建立了非线性动态轧制过程下冷轧机参激振动动力学方程.应用多尺度法求解了轧机发生1/2亚谐共振时的幅频特性方程,得到了阻尼、参激刚度对系统亚谐共振的影响规律,并运用奇异性理论讨论了轧机在非自治情况下分岔特性.最后通过采用轧机实际参数进行数值仿真,得到系统各参数对幅频特性以及分岔和混沌特性的影响规律,发现系统参激刚度的变化会使轧机出现了周期运动和混沌等多种不同的运动形态,为进一步抑制轧机振动提供了理论参考.