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。     

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。     

类椭圆非线性迟滞隔振系统的动力学模型

应用类椭圆函数建立了非线性迟滞隔振系统的动力学模型，并导出了系统动力学模型的实用表达式.该模型由非线性刚度和非线性阻尼构造而成，模型中各个参数具有明确的物理意义，各阶刚度系数能很好地描述系统中存在的线性和非线性特性，而阻尼函数能很好地描述系统的迟滞和耗能特性.模型中含有待辨识的阻尼成分函数，该函数能反映系统中可能存在的高阶阻尼、粘性阻尼和干摩擦阻尼等各种阻尼成分.由于在模型中将阻尼项表示为位移的函数，因而减少了测量工作量，方便了数值计算.应用动力学模型重构了非线性迟滞隔振系统的恢复力-位移回线，结果表明理论回线与实验回线吻合得很好.     

基于磁流变技术的回转机构制动冲击控制

针对起重机回转机构制动时惯性冲击易导致设备损坏的问题,提出了一种通过电流改变扭转刚度和阻尼系数的磁流变弹性体联轴器,实现对冲击振动频率和幅值的控制.根据起重机回转制动时的特点,建立了含齿侧间隙、齿轮啮合刚度与磁流变非线性刚度和阻尼的系统动力学方程,推导出系统几个关键性参数与电流间的函数关系.运用数学软件对方程进行数值求解,对联轴器扭矩特性、阻尼特性、齿轮啮合力及制动效果进行了分析.结果表明,磁流变联轴器具有很强的扭矩传递能力,在不影响制动效果的情况下可以显著地降低冲击振荡频率,对冲击载荷峰值也有一定的抑制效果.     

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.     

非线性蛇簧联轴器振动特性研究

本文给出了非线性蛇簧联轴器的刚度曲线计算公式，分析了非线性蛇簧联轴器在系统的频率与激振频率满足一定条件而发生共振时，可以自动地中断振幅危险增长的特性，给出了幅频反应曲线和载荷系数计算公式，提出了非线性蛇簧联轴器的设计准则，讨论了非线性蛇簧联轴器的基本本数。     

基于总体耦合矩阵法的滚动联轴器动态特性研究

 根据滚动联轴器啮合数学模型,采用总体耦合矩阵法,建立了多跨度联轴器-转子耦合振动方程,并结合实例数值计算分析了联轴器在不同转矩传动时的动态特性规律。计算结果显示,在低转矩（1 N·m~100 N·m）高速传动时,联轴器的传动稳定性对转矩的大小敏感,振幅变化幅度大,传动性能不佳,但在该范围内,随着转矩的增大,联轴器振幅随之急剧降低,有利于联轴器快速调整到相对稳定的传动状态;而当其在大转矩高速工况下传动时,振幅变化幅度较小,表现良好的传动稳定性,并且随着转矩的增大,幅值变化也逐渐减少,最后趋于稳定,能较好的适应非稳定转矩的重载系统;同时计算结果显示,联轴器左、右半联轴器的节点振幅相互影响很小,能较好的隔离不利振动的传递,有利于多跨度耦合系统的稳定运行。     

轴向放置叠片弹簧联轴器的离散变量优化设计

本文建立了叠片弹簧联轴器的优化设计数学模型，编制了这种弹性联轴器的离散变量优化设计程序，提供了优化设计实例，对改善弹性联轴器的减振性能效果十分显著，具有实用价值和推广价值。     

起重机回转传动系统启动冲击载荷磁流变控制

针对起重机回转传动系统快速启动时冲击载荷容易导致设备损坏的问题,提出了一种基于磁流变技术的冲击载荷控制方法,即通过改变回转传动系统的传递刚度和阻尼特性,实现对快速启动时冲击载荷峰值和脉宽的控制.根据起重机回转传动系统启动工况的特点,建立含齿侧间隙、齿轮啮合刚度与磁流变非线性刚度和阻尼的系统动力学方程,考察了启动工况下影响回转传动系统动态特性的磁流变联轴器刚度、阻尼等关键参数,预测了电流磁致效应对启动冲击载荷峰值的抑制效果.结果表明:采用磁流变联轴器的回转传动系统具有强大的动力传递能力,并可方便有效地调整启动冲击载荷特性,显著地抑制冲击载荷峰值.     

弹簧振子非线性振动的幅频特性

利用逼近法求解了对称非线性振动的杜芬方程,得出无阻尼和有阻尼情况下的幅频特性,结果表明由于非线性恢复力的影响,导致系统振动的非线性效应.     

钢丝绳弹性组合元件中滞后力的数学建模

钢丝绳弹性元件具有滞后非线性，其恢复力可表示为“非线性无滞后力”和“纯滞后力”之和．由于实际系统中阻尼力的描述比较困难，文中引入了新的参数，描述同时具有干摩擦和线性阻尼特性的混合型阻尼．参数辨识的结果表明，这个模型能够合理反映兼有不同性质阻尼的滞后非线性特性．     

钢轨扣件减振橡胶动态刚度特性分析

基于黏弹性材料动态恢复力由非线性弹性恢复力和非线性阻尼力叠加而成的理论,提出钢轨扣件减振橡胶的动态力学模型.根据实际工作状态对减振橡胶进行动态试验,对试验数据进行拟合分析,并验证了拟合的有效性.分析研究了振幅和频率对非线性弹性恢复力、非线性阻尼力以及动态刚度的影响规律.结果表明:随着振幅的增加,弹性恢复力和迟滞阻尼力迅速增大,动刚度值也相应增大;随着激励频率增加,弹性恢复力略有减小,阻尼力有所增大,同时,动刚度也有增大的趋势.     

基于形状记忆合金超弹性的减振研究

文章介绍了形状记忆合金(SMA)的一种本构关系和一种简单实用的回复力模型及其回复力公式 ,并对SMA复合梁的减振机理进行了分析和推导。试验结果表明 ,SMA具有较好的减振效果 ,是一种优质的减振材料。     

Data based model free hysteresis identification for a nonlinear structure

In the last two decades, the damage detection for civil engineering structures has been widely treated as a modal analysis problem and most of the currently available vibration-based system identification approaches are based on modal parameters, namely the natural frequencies, mode shapes and damping ratios, and/or their derivations, which are suitable for linear systems. Nonlinearity is generic in engineering structures. For example, the initiation and development of cracks in civil engineering structures as typical structural damages are nonlinear process. One of the major challenges in damage detection, early warning and damage prognosis is to obtain reasonably accurate identification of nonlinear performance such as hysteresis which is the direct indicator of damage initiation and development under dynamic excitations. In this study, a general data-based identification approach for hysteretic performance in form of nonlinear restoring force using structural dynamic responses and complete and incomplete excitation measurement time series was proposed and validated with a 4-story frame structure equipped with smart devices of magneto-rheological (MR) damper to simulate nonlinear performance. Firstly, as an optimization method, the least-squares technique was employed to identify the system matrices of an equivalent linear system of the nonlinear structure model basing on the excitation force and the corresponding vibration measurements with impact test when complete and incomplete excitations; and secondly, the nonlinear restoring force of the structure was identified and compared with the test measurements finally. Results show that the proposed data-based approach is capable of identifying the nonlinear behavior of engineering structures and can be employed to evaluate the damage initiation and development of different structure under dynamic loads.     

船舶横摇非线性阻尼系数识别

根据自由横摇曲线估算船舶横摇非线性阻尼系数,用于预报船舶海浪中的运动．提出了能量衰减函数的概念,并由实际能量衰减函数与估算能量衰减函数之间的方差最小来确定非线性阻尼系数．由船模的自由横摇试验曲线,分别估算了平方阻尼模型及立方阻尼模型的非线性阻尼系数,并与试验数据进行了比较.结果表明,在考虑了试验测量误差的情况之下,计算结果同试验结果很接近,可用于预报实船非线性横摇运动．该方法不需要事先确定阻尼的准确形式,并且可以满足大角度横摇回复力矩强非线性的要求．     

弹塑性单自由度结构的随机地震响应分析

本文给出了一种可以近似描绘具有滞回特性的非线性恢复力模型,并经适当简化,采用等效线性化法对这种非线性模型的单自由度结构的随机地震响应进行了分析。理论分析与计算结果均表明恢复力滞回曲线的主要贡献是使阻尼增大。最后,通过一个算例分析了高斯过滤白噪声地震输入下单自由度结构的随机响应,并将理论计算结果与Monte-Carlo法的计算结果进行了比较。     

磁流变减振器的外特性及非线性特性研究

为了更好的研究控制磁流变减振器的运动状态,运用MTS849减振器试验台测试的试验数据来探究电流和活塞运动速度对磁流变减振器的外特性的影响。考虑到磁流变阻尼力非线性的特性,运用LabVIEW软件设计出了多项式的程序框图和前面板,并进行了磁流变减振器阻尼力的多项式拟合仿真,准确的建立了多项式数学模型,并与利用MATLAB软件建立的多项式模型和试验台测试的数据相比较。结果表明：当速度一定时,随着控制电流的增加,减振器阻尼力也随着增加,电流较小时阻尼力增加的相对较慢,电流较大时阻尼力增加的相对较快;当电流一定时,减振器阻尼力随着活塞速度的增加而增加。运用LabVIEW软件拟合的多项式模型更接近试验数据曲线,说明该多项式数学模型能很好的描述磁流变减振器阻尼力的滞回特性和非线性特性。     

空间网架结构弹塑性时程分析的关键技术

就弹塑性动力分析问题,针对空间网架结构陈述了其中的几个关键技术,并就恢复力模型问题首次提出了考虑杆件真实工作性态的模型多折线模型,在此基础上进一步推出结构的弹塑性刚度、团聚质量阵和阻尼阵．     

汽车减振器橡胶连接件动态特性实验研究

研究麦弗逊悬架中橡胶连接零件对悬架系统的影响,对其动态特性进行数学建模.基于实验数据,建立合适的数学模型,采用双折线恢复力模型拟合迟滞回线,将恢复力分解为1次和3次弹性恢复力、1次黏性项和双折线恢复力3个部分,基于能量法对各项参数分批进行识别.通过对实验数据的分析,得出了各项系数与频率、振幅的关系曲线,并研究了频率、振幅对各项系数的影响.结果表明,随着频率的增加,阻尼系数逐渐减小;1次弹性系数随着振幅的增加而增大,3次弹性系数随着振幅的增加而减小.