斜拉桥拉索的风雨激励振动特性

针对干燥气候下的稳定拉索在风雨共同作用下产生大幅振荡这一现象，运用弹性力学和空气动力学理论，考虑索的垂度、大位移引起的几何非线性及风雨和拉索的相互作用等因素，建立了拉索的非线性动力学方程组，采用Runge-Kutta法对方程组进行数值计算，分析了系统的非线性动力学特性，得到了在不同相关参数下拉索的跨中位移幅值曲线．结果表明，拉索的风雨激振主要与风速、风速偏航角、水线的平衡位置及密度比等因素有关．密度比是主要影响因素，拉索幅值随密度比的增大而增大，而拉索的垂度、大位移而引起的几何非线性对拉索风雨激振的影响较小．理论结果与Hikami试验结果基本吻合。     

斜拉桥拉索-桥面耦合振动分析

斜拉桥拉索固有阻尼低、刚度小,容易引起大幅振动.基于拉索振动理论,建立了单根拉索及拉索-桥面耦合振动的方程,分析了拉索振动对桥面的作用以及桥面振动引起的拉索振动.研究表明拉索的大幅振动将对桥面产生很大的作用力,而当满足参数共振条件时桥面微小的振动能引起拉索的大幅振动.图6,参8.     

温度和桥面激励联合作用下斜拉索非线性振动特性分析

研究热状态下受桥面激励作用的超长斜拉索主参数共振问题。计入斜拉索初始垂度和几何非线性的影响,建立温度场中斜拉索的非线性振动力学模型,推导出热状态下受桥面激励作用的斜拉索面内参数振动控制方程,利用多尺度法求解系统主参数共振的近似理论解,并编制程序进行数值计算,分析温度变化、激励幅值、调谐值、索力、阻尼比对系统振动的影响。结果表明:随着温度升高,斜拉索主参数共振区增大,但其振幅有减小趋势;增大桥面激励幅值,会使得拉索参数共振区显著增大,而增大索力和阻尼,拉索共振区将减小;拉索发生参数振动时具有硬弹簧特性,幅频曲线随调谐值的增大存在多值响应,会出现"跳跃现象"。     

滚动轴承支撑下齿轮耦合转子横向振动建模及非线性动力学特性

在综合考虑滚动轴承游隙、齿轮副齿侧间隙以及时变啮合刚度等非线性因素的基础上,建立滚动轴承支撑下的齿轮耦合转子系统的横向振动非线性动力学模型,并通过数值仿真的方法对系统运动状态的分岔规律以及动力学频响特性进行研究。研究结果发现:在非线性轴承力的激励下,转速、轴承游隙以及轴承阻尼的变化,都会导致系统通过不同的分岔途径进入到混沌运动状态;质量偏心以及齿侧间隙的增大都会使系统响应由简单的轴承力激振频率及其倍数频逐渐复杂化为离心力激振频率、轴承力激振频率、以及二者的各种线性组合频率共存的情况,齿轮啮频成分也出现在系统响应中,但始终处于弱势地位。     

路面激励下弹体-运输车耦合振动分析

为了提供在导弹运输过程中振动问题的理论分析依据,分别利用能量法和有限元方法对运输车和弹体进行了动力学建模,并通过支撑处的自由度匹配建立车-弹耦合振动分析模型.通过求解车-弹耦合振动微分方程,分析了路面激励下系统的振动量级.利用数值仿真研究了不同弹体支撑刚度、车速和路面等级等因素对弹体某重要部位振动量级的影响.结果表明:弹体动响应均方根随着运输车车速的增大呈波动增大,随着支撑刚度的增加而减小,并趋于稳定.     

一类外激励作用下强非线性扭振系统的振动特性研究

为了研究强非线性条件下相对转动扭振系统的扭转振动,建立了非线性刚度、非线性阻尼和外扰激励作用下的扭振方程,通过MLP法求解出系统的近似解析解,结合多尺度法分析了各参数对系统幅频特性的影响,最后通过数值仿真的方法研究了激励幅值变化导致系统出现的复杂动力学行为,利用分岔图、最大Lyapunov指数图和Poincare截面图描述了系统由稳定到混沌的演变过程,为该类系统的稳定及失稳研究提供了理论依据。     

齿轮传动激励下采煤机摇臂振动特性

为研究采煤机摇臂齿轮系统啮频耦合规律及齿轮传动激励下摇臂壳体振动特性,进行摇臂振动特性实验.根据齿轮参数,计算啮合频率,得到齿轮传动激励频率成分.通过有限元模型及实验模态分析,得到摇臂固有特性.通过振动特性实验,测量摇臂振动加速度,进行时域及频域分析,得到传动系统啮频耦合规律.结果表明:传动系统启动冲击约为重载截割冲击的2倍;平稳运行时行星级振动峰值最大;摇臂形成了以第3、第5阶振型为主的弹性振动;行星级与惰轮级结合处频率耦合作用最强,主要形式为各特征频率倍频组合频率.频率耦合是造成摇臂共振的主要原因.     

简支矩形薄板横向激励非线性振动特性的实验研究

对四边简支且受横向集中简谐载荷作用矩形薄板的非线性振动响应进行实验研究.利用捶击实验测得薄板的固有频率,在固有频率区域内对矩形薄板进行振动实验,对采集到的振动信号进行了相图和频谱分析,结果发现在矩形薄板的共振频率附近,在一定的激励幅值作用下,系统会产生倍周期分岔和混沌运动等复杂非线性现象.     

梁索耦合结构的非线性振动

在一组能描述梁索耦合结构中主缆曲率和吊索变形对系统影响的偏微分方程组基础上,通过Galerkin方法得到了系统在时域上一次截断的非线性常微分方程组.用多尺度法分析了所得的非线性常微分方程组.得到了主共振和1:2内共振情况下以作用在梁上荷载的幅值为参数的振幅响应曲线和一次近似解析解.结果显示,一次近似解析解有良好的精度....     

冲击激励下非线性能量阱振动抑制效果分析

研究当舰船设备受外部冲击激励扰动时非线性能量阱的振动抑制效果.首先,建立单自由度主结构耦合非线性能量阱的系统动力学模型,通过数值计算得到了非线性能量阱振动抑制能力与系统初始输入能量等级之间的规律;然后,通过复变量平均法研究了系统慢变动力流特性,阐述了激发靶能量传递现象的主要原因;最后,比较了非线性能量阱与等效线性动力吸振器的振动抑制效果.研究结果表明:瞬态共振俘获是导致靶能量传递现象的内在原因,只有当外部冲击能量超过一定临界阈值时,系统靶能量传递过程才能被激发,从而使非线性能量阱具备较强的振动抑制能力;与等效线性动力吸振器相比,非线性能量阱具备在宽频范围内吸收和耗散外部冲击能量的优势,鲁棒性更佳,能使受冲击激励扰动的舰船设备快速趋于稳定.     

斜拉桥双索与桥面耦合的非线性参数振动特性分析

考虑斜拉索几何非线性的影响,以及桥面运动而引起的拉索内力变化,基于牛顿定律,推导了斜拉桥双索与桥面耦合的非线性振动方程．运用Galerkin方法将非线性偏微分方程转化为关于时间的二阶常微分方程．利用多尺度法时系统进行摄动分析,发现系统存在许多参数共振形式,并针对其中一种参数共振,数值分析了双索在振动过程中的相互影响．结果表明：只变动其中一根索的参数,另一根索的运动特性会受到较大影响．这说明索一索的间接耦合作用不容忽视．     

内平动齿轮副多齿接触激励下的非线性振动周期解特性

用有限元方法分析了内平动齿轮副的啮合综合刚度,得到内平动齿轮副的啮合综合刚度存在多阶不可忽略的谐波成分的激励.考虑了这种多齿接触的时变啮合综合刚度和间隙非线性因素,推导出内平动齿轮副系统的运动微分方程.通过数值计算,模拟仿真系统在不同量纲一的激励频率及阻尼比情况下的相图和Poincare映射图.结果显示,系统的周期数和碰撞振动特性均随着激励频率和阻尼比产生复杂的变化.     

考虑索端刚臂的斜拉桥空间拉索非线性分析

为解决斜拉桥空间拉索在塔和梁上锚固点的刚性连接计算问题,在基于微分法导出考虑垂度效应的非线性空间杆元切线刚度矩阵的基础上,根据索端刚臂在受力后只有刚体运动而本身不变形的特点,将刚臂视为空间矢量,利用空间矢量有限转动公式及微分方法,导出了结构坐标系下刚臂两端的位移之间和杆端力之间的总量及增量关系.最终获得两端带任意刚臂的斜拉索空间杆元切线刚度矩阵表达式,编制了相应的斜拉桥几何非线性有限元计算程序,对经典桁架算例、带刚臂的三杆空间桁架和施工阶段的斜拉桥进行了空间几何非线性分析.计算结果表明:本文方法能解决斜拉桥空间拉索在塔和梁上锚固点的刚性连接计算问题,为斜拉桥进行几何非线性精细分析提供有力工具.     

耦合非线性系统特性研究

采用耦合非线性RLC系统,研究了相干小信号放大,实验结果同理论符合·耦合系统产生周期或准周期环面运动向混沌运动过渡。耦合系统能够压缩2″T周期倍化的参数空间,扩展了混沌运动的区域,从而方便地观察到了高阶分岔,测量了3~nT型分岔的普适常数。这对于研究5~nT,7~nT、13~nT等素数周期分岔都是适用的。     

随机激励下非线性空气悬架系统的混沌振动分析

为了分析路面不平度激励幅值、激励频率、减振器阻尼系数和非线性阻尼系数对空气悬架系统发生分岔和混沌的影响,文章以某客车为研究对象,考虑阻尼非线性和空气弹簧非线性建立单自由度1/4车体空气悬架系统模型,采用相轨迹图、Poincaré映射图、时间历程图、功率谱图和Lyapunov指数验证悬架系统的运动状态。数值仿真表明:路面不平度激励幅值在0.036~0.100m之间悬架系统发生分岔和混沌运动,激励频率在1.50~3.24Hz之间发生跳跃和分岔现象,阻尼系数在0~300N/(m·s-1)之间作混沌运动,非线性阻尼系数的变化没有引起分岔。即路面不平度激励幅值越大,汽车发生混沌运动的可能性越大;减振器阻尼系数越小,汽车越容易发生混沌运动;非线性阻尼系数对汽车发生分岔和混沌的影响较小。     

不同加劲梁重量下的悬索非线性振动特性

悬索桥因受力明确、跨越能力大、结构美观等特点而被广泛应用。加劲肋重量是影响悬索桥静态构型及其动力学特性的主要因素。为研究不同加劲梁重量下悬索桥的固有特性及其非线性动力学行为,建立了悬索结构的非线性动力学模型。将运动方程退化至保留线性项,探究加劲梁重量对悬索固有特性的影响;进一步揭示加劲梁重量对1∶1内共振、响应时程和瞬时相频特性三种非线性振动特性的影响。研究表明：面内正对称频率的变化与加劲梁重量变化呈反比关系,且交叉点位置会随加劲梁增大而移向Irvine参数变大的方向,阶次越高越显著。此外,加劲梁重量逐渐增大将使悬索由硬弹簧变为软弹簧,并使面内1阶振幅与加劲梁重量由正相关变为负相关。加劲梁重量变化还将导致面内响应复平面投影曲线轨迹变化,进而表现出不同的相频特性。     

非线性耦合振动系统的频响函数

求系统的频响函数是研究非线性振动问题的一个关键。本文应用多尺度法通过消除摄动方程的永年项来获得频响函数。具体讨论了一个二自由度非线性耦合系统,求出了在不同主共振和内共振情况下的频响函数。     

波浪形斜拉索的气动力及风致振动特性

斜拉索的风荷载和风致振动问题在工程设计和抗风研究领域备受关注,探索具有较小气动力和良好抑振性能的新型斜拉索十分必要 . 针对某一特定几何尺寸的波浪形斜拉索,通过风洞试验方法,研究了该波浪形斜拉索的整体气动力、风压分布、局部气动力、涡激振动和干索驰振特性. 结果表明：在1.00×105~3.86×105的雷诺数范围内,波浪形斜拉索的平均阻力系数总体而言小于标准斜拉索,在低雷诺数范围可减阻 18%,最大平均升力系数相比标准斜拉索可降低 80%;波浪形斜拉索的风压分布、气动力随雷诺数的整体变化规律与标准斜拉索相似,但展向相关性较弱;波浪形斜拉索的涡激振动性能显著优于标准斜拉索,最大振幅降低34%,最大振幅对应的风速提高了16%;干索驰振性能与标准斜拉索的结果相当,最大振幅可减小5%,但发生振动的风速范围更宽.     

极坐标下板的非线性热弹耦合振动基本方程

从笛卡尔坐标系下板的非线性热弹耦合振动基本方程,导出了极坐标下板的大变形非线性热弹耦合振动基本方程,进而得出了轴对称情况下圆板的非线性热弹耦合振动基本方程。所得结果提供了极坐标下分析非线性热弹耦合振动问题的重要基础。