干摩擦支承边界梁的非线性振动分析

研究梁具有纵向干摩擦边界条件时非线性振动。干摩擦力本构关系分别为粘住—滑动状态、瞬态滑动状态、粘住状态三种情形描述。首先由Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理建立梁的动力学方程及其干摩擦力的边界条件，然后借助于Ｇａｌｅｒｋｉｎ法转化得到非线性常微分方程。采用谐波平衡原理进行系统的基波稳态响应求解，并讨论解的稳定性条件。数值计算利用ｔｕｒｂｏ－Ｃ语言在微机上完成，由此得到摩擦力参数改变时几种典型的频响特性曲线。     

混沌振动压实动力学的仿真研究—（I）混沌识别

本文提出了四自由度混沌振动压路机“机架－振动轮－土”系统的力学模型;建立了其数学模型;对数学模型进行了数值仿真;根据振动轮的运动,利用混沌识别的定性方法（相轨图、功率谱图和Ｐｏｉｎｃａｒｅ图）与定量方法（最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数）,对系统的混沌特征进行了识别。结果表明：系统的运动是混沌的。     

非线性振动系统动力学行为的实验研究

本文综述了非线性振动系统动力学行为的实验研究,详细叙述了机械模型实验,实验数据的分析与处理,并对今后发展趋势作了述评．      

伴随变阻尼作用的干摩擦下的车辆系统非线性动力学分析

对分段线性阻尼和干摩擦共同作用下的车辆悬挂系统进行了非线性动力学分析研究，阐述了判定系统周期运动稳定性的理论方法；利用数值模拟方法分析了具有不同阻尼参数组合的系统对简谐激励的振动响应，并分析了由干摩擦引起的粘-滑振动行为．结果表明：提高摩擦力对抑制响应有利，但车辆系统在低速下运行时会出现复杂的粘-滑振动，轮轨之间产生较大的瞬时刚性冲击；而通过增加轮对与侧架的弹性悬挂可以有效减弱这种瞬时刚性冲击．     

雨刮器非线性摩擦振动的稳定性与分岔特性

针对雨刮器建立2自由度非线性摩擦振动动力学模型,基于复模态理论计算复特征值并进行稳定性及其对刮刷速度的依赖性分析;通过数值计算分析摩擦振动对刮刷速度的分岔特性,并利用相轨迹、庞加莱映射、频谱特性分析不同刮刷速度下的非线性振动现象.研究发现:摩擦-速度特性的负斜率是导致系统不稳定的根本原因,增大刮刷速度有利于提高系统的稳定性;在高、低刮速区,随着刮刷速度的下降,系统振动形态遵循周期→准周期→混沌的演化规律,并会伴随显著的粘滑振动;仅高速区的周期振动和非振动条件下,刮刷时无附加的粘滑振动.     

含对称间隙的摩擦振子非线性动力学分析

建立了两自由度含对称间隙的干摩擦碰撞振动系统的动力学模型,分析了系统运动中存在的滑动、黏着及碰撞,分别给出其判断方法和衔接准则,推导出各阶段系统的解析解,并采用数值迭代方法求解和分析了系统的复杂动力学行为,同时分析干摩擦对系统动力学性能的影响.结果表明,系统存在叉式分叉,系统由对称周期运动变为反对称周期运动,进而通过Hopf分叉或周期倍化分叉通向混沌.在参数变化范围较大的情况下,系统存在类型丰富的周期运动、拟周期运动以及混沌;系统存在对称运动、反对称运动对、黏滑碰撞运动以及由初始条件决定的共存吸引子.     

混沌振动压实动力学的仿真研究—（Ⅱ）压实性能

影响振压路机压实性的参数－压实参数,主要有：振动轮振幅Ａ、激振频率Ｗ,激振力Ｆｅ,力的传递比Ｒｒ（土壤受力Ｆｓ与激振力Ｆｅ之比）。本文通过对“混沌”与“普通”振动压路机压实参数的对比,来比较“混沌”与“普通”振动压路机的压实性能。结果表明：“混沌”振动压路机的压实优性能优于“普通”振动压路机。     

一类非线性振动系统改进状态空间模型及其数值方法

导出了一类非线性振动系统的改进状态空间模型，提出了相应的数值计算方法，并利用迭代法有效地提高了计算精度。该数值方法与传统的Houbolt、Wilson-θ、Newmark-β法以及连续线性化模型及其Taylor变换法^[3,4]相比，具有更高的求解精度和效率。文末给出了非线性单摆、强迫Duffing方程、强迫Van Der Pol方程以及两自由度非线性弹簧摆这几类典型非线性方程的数值计算结果，并与文献[5-8]进行对比，进一步说明了该方法在计算精度和效率两方面的优越性。     

在哈密顿体系下分析非线性动力学问题

首先将ｎ维未知向量ｑ的二阶非线性力系统Ｍｑ＋Ｇｑ＋Ｋｑ＝Ｆ（ｑ,ｑ,ｔ）转化为与其等价的２ｎ维未知向量ｖ的一阶微分方程ｖ＝Ｈｖ＋ｆ（ｖ,ｔ）,其中非线性部分ｊｉ（ｖ,ｔ）＝０（ｉ＝１,．．．ｎ）,ｆｉ（ｖ,ｔ）＝Ｆｉ－ｎ（ｑ,ｑ,ｔ）（ｉ＝ｎ＋１,．．．２ｎ）;然后给出一种求解ｖ的逐步积分公式,从而将精细积分法进一步推广应用到非线性动力学问题。算例表明本方法的计算量较小且结果合理可靠。     

GCr15钢-CVDCr_7C_3镀层摩擦副摩擦振动的研究

本文系统地研究了GCr15钢球-CVDCr_7C_3镀层钢盘摩擦副滑动干摩擦引起的摩擦力(切向力)振动特性及其对材料摩擦磨损性能的影响。试件系统在垂直和水平方向上均处于低刚度、小阻尼状态。试验信号由微机采集、处理并进行频谱分析。结果表明,摩擦力振动的类型与正压力有关,而与拖动速度无关;摩擦力呈周期性自持振动时具有与相对滑动速度典型的非线性关系,振动频率接近(略低)于系统在切向的固有频率,而与拖动速度无关;摩擦力呈非平稳随机振动时,振动频率与系统在法向的振动频率有关,而与系统在切向的固有频率及拖动速度都无关;摩擦偶件运动的平稳性与摩擦力振动的类型有关,而与平均摩擦系数无关;摩擦力所耗费的能量与正压力呈比例关系。     

摩擦振动信号谐波小波包特征提取

在销-盘摩擦磨损试验机上进行了船用柴油机缸套-活塞环摩擦配副摩擦磨损试验,应用谐波小波包变换分析了不同磨损状态下的摩擦振动信号.结果表明:谐波小波包变换可提取微弱的摩擦振动特征.当磨损机制为轻微的黏着磨损时,摩擦振动信号的频谱以边频为主,没有明显的固有频率,平均幅值小;当磨损机制以磨粒磨损为主时,摩擦振动信号的频谱出现较大峰值的固有频率,但仍存在大量的边频,平均幅值变大;当磨损机制以疲劳磨损为主时,摩擦振动信号频谱的固有频率更加明显,边频显著减弱,平均幅值最大.因此,谐波小波包变换可实现微弱摩擦振动信号的特征提取.     

沟槽表面填充材料对界面摩擦振动噪声的影响

采用机械加工方式,在基体(蠕墨铸铁)表面加工出平行且等间距的沟槽,并在沟槽中分别填满铝材料和锻钢材料,对该填充材料试样和基体试样进行界面摩擦噪声试验,并采用数值模拟方法加以分析,得出界面摩擦振动噪声行为在不同沟槽填充材料下的变化特性,并将不同界面摩擦磨损行为与振动噪声动态关联起来.试验及数值模拟结果表明,在沟槽中填充铝材料加剧界面磨损,增大摩擦系数,并加速系统不稳定振动的产生,增大噪声强度,而在沟槽中填充钢材料能有效延缓界面不稳定振动和摩擦尖叫噪声信号的产生.此外,计算结果表明,界面磨擦磨损行为导致的界面接触非线性特性是产生多频率不稳定振动和噪声的重要因素.     

旋转叶片滚子式动力吸振器基本原理和特性

讨论了一种可用于旋转叶片的动力吸振器基本原理和动态特性。文中首先说明了这种以滚子滚动作为辅助系统的动力吸振器结构和力学模型,建立了吸振器数学模型并进行了相应的数学分析;然后说明了这种滚子式动力吸振器可随叶片旋转速度变化的自调谐特性,讨论了有关自调谐特性的性质。研究表明,这种新型的滚子式动力吸振器结构紧凑,具有随叶片旋转速度变化的自调谐功能,可以用于旋转叶片的减振问题。最后,文中研究和分析了这种吸振系统频率特性,表明这种系统也具有特殊的“频率转向”特性,反映了系统不同模态间的耦合性质。     

超声马达摩擦学及其摩擦材料研究进展

超声马达是一种新型原动机，与普通电磁马达不同，这是一种摩擦驱动马达．为了促进超声马达的发展，对其研究中关于定子与转子界面接触驱动特性和摩擦磨损特性，超声波振动对定子和转子接触界面摩擦学特性的影响，转子摩擦材料的选择及其寿命预测等，从摩擦学角度对国内外的研究进展进行了综合归纳与评述，并且针对超声马达摩擦驱动的特点，提出了当前值得重视的一些研究内容．     

基于行波型超声马达的超声波振动减摩试验研究

提出了行波型超声马达振动减摩的几何模型,采用电磁电机驱动、电磁电机结合一路驻波振动驱动及行波型超声马达驱动3种驱动方式模拟行波型超声马达摩擦驱动特点,借助超声马达摩擦特性模拟试验装置,引入摩擦系数降低率的概念,研究了电机转速、预压力、超声波激励电压和摩擦材料等对定、转子摩擦副摩擦系数的影响.结果表明:在较高相对滑动速度、小预压力及大振幅条件下,超声波振动减摩现象显著.     

GM-3摩擦衬垫动态滑移过程中的摩擦机理研究

采用GM-3摩擦衬垫与高强度透明钢化玻璃为摩擦副,在Rtec摩擦磨损试验机上进行往复滑动摩擦试验,使用高速显微摄像仪(VW9000)对接触摩擦界面进行实时原位观测,并利用灰度法计算接触界面的实际接触面积,探究GM-3摩擦衬垫的磨损机理.结果表明:GM-3摩擦衬垫的摩擦系数与实际接触面积呈正相关关系;其初期磨损机理主要为磨粒磨损和黏着磨损,后期为疲劳磨损和黏着磨损;初期磨粒磨损会导致摩擦系数增加;卷筒状磨屑生成过程中摩擦系数变大,随后细小的磨屑聚集尺寸变大,数量变少,摩擦系数趋于稳定.     

Nonlinear Vibration Control of a System with Dry Friction and Viscous Damping Using the Saturation Phenomenon

Application of saturation to provide active nonlinear vibration control was introduced not long ago. Saturation occurs when two natural frequencies of a system with quadratic nonlinearities are in a ratio of around 2:1 and the system is excited at a frequency near its higher natural frequency. Under these conditions, there is a small upper limit for the high-frequency response and the rest of the input energy is channeled to the low-frequency mode. In this way, the vibration of one of the degrees of freedom of a coupled 2 degrees of freedom system is attenuated. In the present paper, the effect of dry friction on the response of a system that implements this vibration absorber is discussed. The system is basically a plant with a permanent magnet DC (PMDC) motor excited by a harmonic forcing term and coupled with a quadratic nonlinear controller. The absorber is built in electric circuitry and takes advantage of the saturation phenomenon. The method of multiple scales is used to find approximate solutions. Various response regimes of the closed-loop system as well as the stability of these regimes are studied and the stability boundaries are obtained. Especial attention is paid on the effect of dry friction on the stability boundaries. It is shown that while dry friction tends to shrink the stable region in some parts, it enlarges other parts of the stable region. To verify the theoretical results, they have been compared with numerical solution and good agreement between the two is observed.This work was done while the authors were associated with the Mechanical Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran.     

主动移频式动力吸振器及其动力特性的研究

动力吸振器是振动控制中比较有效的减振装置,只要吸振器(子系统)的振动固有频率与振动物体(主系统)的振动频率相同,即可有效地消除主系统的振动。但传统动力吸振器的控制频率带宽较窄,限制了其稳定性和减振效果的提高。本文通过独特的机械设计,研制了一种可以通过调节自身的几何参数,使得其固有频率随几何参数线性变化的主动移频的新型动力吸振器,并初步设定了相应的控制方法。文中还对其动力学特性进行了理论分析和实验测试,分析了它的机理,评估了它的实际减振效果。研究结果表明该吸振器可以大范围调节自身固有频率,有效拓宽吸振频带,具有良好的减振性能和稳定性。     

摩擦速度对铜基摩擦材料摩擦磨损性能影响

采用粉末冶金技术制备了铜-石墨-SiO2烧结材料,通过定速摩擦试验机,在摩擦速度为7.8～47.1 m/s的范围内,研究摩擦速度、第三体与摩擦磨损性能的关系.结果表明,摩擦第三体的状态与摩擦速度密切相关,并明显影响摩擦磨损性能.在摩擦顺序从低速开始向高速进行的条件下,随摩擦速度的提高,摩擦表面第三体由颗粒状分布向密实状态转变,表面微观硬度提高,摩擦系数下降,磨损率变化不明显.这归因于低速条件下摩擦副间的啮合程度大,使摩擦系数处于较高值.随速度增加,致密状第三体的易流动性具有润滑和平滑作用,起到降低摩擦系数的作用;在摩擦顺序从高速开始向低速进行条件下,摩擦表面被高速摩擦形成的致密第三体所覆盖,致密第三体的稳定性具有降低摩擦系数波动的作用.但磨损率在摩擦速度较低时出现快速增加.原因在于随摩擦速度的降低,摩擦温度降低,致密第三体脆性增加,致密第三体的大面积破裂和剥落提高了磨损率.