液体边界层对平板结构振动阻尼效应分析

本文分析了液体边界层对平板振动的阻尼效应，基于液体的Stokes边界层理论，建立了考虑液体边界层阻尼效应的平板振动单自由度系统运动方程，利用Laplace变换方法求解了运动方程，得到了平板结构的位移响应解答，制作了一个单自由度质量-弹簧系统来测量水体粘滞阻尼效应，并将理论与试验结果进行了对比分析，表明Stokes边界层理论能较好模拟水体的粘滞阻尼特性，边界层阻尼明显减小了结构的动力响应，本文最后讨论了所提的分析方法的适用范围．     

Viskositätsmessung mit dem longitudinal schwingenden Band

A method for the detection of small masses with the aid of a longitudinally vibrating band is described and further applications, e.g. for viscosity and humidity measurement are discussed. The complex Young's modulus of the band can also be determined.

     

粘弹层合板的稳态振动和层间应力

应用混合分层理论和Ressiner混合变分原理，在板厚方向取二次位移插值函数和三次、四次横向应力插值函数推导出粘弹层合板的动力学方程，得出简支粘弹层合板稳态振动的解。不仅得出与三层弹性板精确的自振频率吻合良好的解，而且对于粘弹层合板，所计算的自振频率和结构损耗因子也与三维结果吻合较好。计算了自由阻尼层合板对应的低阶法向位移响应幅值和层问横向应力的幅值。结果表明，较高的层间横向正应力是低频稳态振动中引起粘弹层合板分层破坏的主要因素，采用适当模量和厚度的粘弹性材料将有效地降低粘弹层合板的层间横向正应力的幅值。     

ANALYSIS OF FRICTION INDUCED VIBRATION UNDER THE ACTIVE DISTURBANCE REJECTION CONTROL FRAMEWORK 1)

自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)是一种具有两自由度控制结构的工程化方法, 由于其能够直观有效地处理多种扰动, 近些年来在许多机电系统上得到了成功应用. 当采用ADRC对带有摩擦力的机电系统进行调节时, 可能会产生极限环振动. 目前, 还没有ADRC框架下摩擦力振动精确分析的相关工作. 因此, 本文采用非线性动力学系统的分析工具对这一问题进行研究. 首先, 考虑两种典型摩擦力模型, 静态切换模型和动态LuGre 模型, 对一类二阶运动系统设计不同阶次的ADRC, 得到控制器的等效形式, 并揭示出与比例积分微分(proportional-integral-derivative, PID)控制之间的联系. 然后, 采用打靶法结合拟弧长延拓方法求解系统中的极限环, 并根据Floquet理论判断极限环的稳定性、可能出现的分岔以及分岔类型. 此外, 通过雅克比矩阵和近似数值方法对系统平衡点集的局部稳定性进行了分析. 最后, 通过数值计算研究了摩擦力模型和参数、ADRC阶次和参数对极限环和平衡点集的影响. 计算结果表明, 决定摩擦力Stribeck效应负斜率的参数$\beta$作用较大. 当$\beta>1$时, 两种摩擦力模型下的闭环系统呈现出相同的特性, 极限环会出现环面折叠分岔(cyclic fold bifurcation, CFB)且平衡点集是局部稳定的. 然而当$\beta<1$时, 两种闭环系统呈现出完全不同的特性. 此外, 不同阶次的ADRC在极限环的存在性和稳定性、平衡点集的稳定性上面的结论是相同的, 而低阶次的ADRC能够更好地解决摩擦力补偿和稳定鲁棒性之间的矛盾问题. 这些结论对实际现象的理解、ADRC阶次的选择以及参数整定提供了一定指导.     

载流曲管声—弹耦合振动高阶模态的稳定性及其能量分布

讨论了载流曲管声－弹耦合振动的高阶模态及其稳定性，研究结果表明系统的耦合振动与流体和结构之间的刚性比α，截面特性比γ及质量比β有直接关系。α和γ的乘积ζ是系统特征值及稳定性的重要影响参数。文中给出了两端固支载流曲管前三阶失稳频率所对应的ζ。为了更好地解释耦合系统的振动特性及稳定性，还研究了曲管声－弹耦合振动的能量分布     

不同耗能器安装方式下的结构振动控制效果分析

在斜支撑和Ⅴ形支撑的基础上，提出了安装阻尼器的三种新型附加联动机构支撑形式；并对这三种支撑形式下的阻尼器行程和控制力的计算进行了分析，采用放大系数的形式使计算公式得以简化；以SMA耗能阻尼器为对象，利用笔者编写的计算机程序，对包括斜支撑和Ⅴ形支撑在内的五种阻尼器安装方式进行了仿真计算。结果表明：(1)不同安装方式的振动控制效果各不相同，上肢联动机构的放大作用最大；(2)SMA耗能阻尼器的控制效果受SMA丝材长度的影响较大；(3)对不同的结构和不同的阻尼器应选择不同的阻尼器安装方式，才能使整体控制效果达到最佳。     

Creep—Slip Capture as a Possible Source of Squeal During Decelerated Sliding

Friction-induced vibration of a two-degree-of-freedom mass-damper-spring system interacting with a decelerating rigid strip is investigated. The friction law is approximated by an analytical function to facilitate the analyses and numerical integrations. It is shown that, after a quasi-harmonic transient period, accompanied by viscous energy dissipation, a short period of intensive ‘creep-slip’ vibration occurs, which generates a series of ‘micro-impacts’ on the strip. Because of the impulsive character of such kind of loading, its Fourier spectrum is rich and quite broadband. Using an averaging technique, the ‘normal form’ equations of motion show that the out-of-phase vibration mode absorbs more energy from the decelerating strip when its natural frequency satisfies certain resonance conditions. The study is then applied to an automotive disc brake model to gain useful insight into the generation of squeal. It is shown that the out-of-phase creep-slip vibration (in the longitudinal direction) of the brake pads generates an impulsive bending moment on the decelerating strip (disc rotor). This impulsive load may be considered as a possible source for brake squeal. The technique developed in this paper may be extended to other ‘squealing systems’ including models for geophysical faults (earthquakes).     

Numerical path integration of a non-homogeneous Markov process

The numerical path integration method, based on Gauss-Legendre integration scheme, is applied to a Duffing oscillator subject to both sinusoidal and white noise excitations. The response of the system is a Markov process with one of the drift coefficients being periodic. It is a non-homogeneous Markov process that does not have a stationary probability distribution. When applying the numerical procedure, the values of transition probability density at the Gaussian-Legendre quadrature points need only be calculated for time steps of the first period of the sinusoidal excitation, and they can be saved for use in all subsequent periods. The numerical procedure is capable of capturing the evolution of the probability density from an initial distribution to one that is changing and rotating periodically in the phase space.     

高速电梯系统时变动力学模型与分析

以往关于电梯系统的研究指出，引起电梯系统振动的主要原因在于外部激励－由曳引机，承重装置，拖动和控制系统等引起。这是基于经典的结构共振理论得出的结论，但不能解释某些电梯的振动行为。本文从时变结构力学的观点出发，计及电梯曳引钢丝绳的长度随时间变化，建立起电梯系统的变刚度动力学模型，采用解析方法给出了高速电梯弹性振动的位移和加速度响应表达式。从理论上证明作为时变系统的电梯，具有振荡运动的特征，存在由变刚度引起的自激振动。进一步研究表明，电梯提速意味着曳引钢丝绳的初始扰动增大，导致电梯振动的加速度也增大，对电梯的舒适性有负面影响。     

斜拉索模态试验参数研究

试验模态分析是斜拉桥索力测试中广泛应用的方法。该方法的关键之一是采取合理的试验方案获取可靠的响应信号以识别出正确的索振动频率。本文通过试验,详细讨论了斜拉索模态测试中若干试验参数,如激振类型、激振位置、传感器位置以及频率分辨率对试验结果的影响;比较环境激励与锤击激励的效果,验证了环境激励的方法也可以准确识别索的频率;最后给出了较为合理的斜拉索模态试验方案,用该方案确定的索力与理论计算结果相差不超过 1. 5%。