本文關(guān)鍵詞：非線性機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究

  更多相關(guān)文章： 碰撞振動(dòng) 分岔與混沌 盤形制動(dòng) 干摩擦 動(dòng)力學(xué)行為

【摘要】：隨著現(xiàn)代機(jī)械結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜,運(yùn)動(dòng)速度不斷提高,由間隙和干摩擦導(dǎo)致的非線性振動(dòng)問(wèn)題廣泛存在。本文建立了兩種常見(jiàn)機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,運(yùn)用理論分析與數(shù)值仿真結(jié)合的方式研究了系統(tǒng)在不同參數(shù)下呈現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。主要工作內(nèi)容如下:首先綜述了非線性機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、意義和該領(lǐng)域當(dāng)前存在的主要問(wèn)題,給出了本文要研究的具體內(nèi)容和采用的研究步驟,從解的穩(wěn)定性分岔、混沌、各種吸引子、Poincaré映射和Floquet理論等方面論述了本文的理論基礎(chǔ)。其次建立了一個(gè)三自由度直線篩分機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型。只考慮間隙這一個(gè)可導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生跳躍的非線性因素,采用Floquet理論和Matlab編程仿真的方式對(duì)系統(tǒng)在不同參數(shù)區(qū)間的余維一分岔和余維二分岔及其附近的動(dòng)力學(xué)規(guī)律進(jìn)行探索,發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)既存在Flip分岔和環(huán)面倍化分岔通向混沌的單一路徑,又存在周期倍化分岔、Neimark-Sacker分岔和環(huán)面倍化分岔之間相互交叉、過(guò)渡,最后通往混沌的道路。發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)的Hopf-Hopf余維二分岔,該余維二分岔點(diǎn)附近的動(dòng)力學(xué)行為非常復(fù)雜,表現(xiàn)出了類似“眼睛”、“五角星”狀的擬周期吸引子。通過(guò)對(duì)此類系統(tǒng)在不同參數(shù)下的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析,獲得不同頻率段系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),可在一定程度上幫助人們選擇更加恰當(dāng)?shù)恼駝?dòng)特性參數(shù)(頻率、振幅和振動(dòng)力等),提高篩分機(jī)的分離效率。最后建立了一個(gè)兩自由度盤形制動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型。同時(shí)考慮間隙與干摩擦兩種非線性因素,給出了系統(tǒng)發(fā)生粘著-滑動(dòng)-碰撞運(yùn)動(dòng)時(shí)的臨界條件,運(yùn)用半解析法推導(dǎo)出了系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式,編制Matlab程序數(shù)值仿真了系統(tǒng)的部分制動(dòng)性能:首先分析了制動(dòng)閘片和制動(dòng)盤之間的摩擦力對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響;其次對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生共振時(shí)的參數(shù)特征進(jìn)行分析;最后分析了在軌道垂向激勵(lì)作用下制動(dòng)速度對(duì)系統(tǒng)垂向振動(dòng)的影響,以及在軌道垂向激勵(lì)引起的振動(dòng)與摩擦顫振二者耦合的情況下,制動(dòng)初速度、垂向激勵(lì)的幅值和頻率分別對(duì)該系統(tǒng)振動(dòng)性能的影響。通過(guò)對(duì)車輛盤形制動(dòng)系統(tǒng)在不同影響因素下的振動(dòng)規(guī)律進(jìn)行模擬分析,為降低制動(dòng)帶來(lái)的不良振動(dòng)與噪聲、提高列車平穩(wěn)性和舒適性提供了參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：碰撞振動(dòng) 分岔與混沌 盤形制動(dòng) 干摩擦 動(dòng)力學(xué)行為
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH113
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 非線性機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2 研究的意義13
• 1.3 存在的問(wèn)題13-14
• 1.4 研究的步驟14
• 1.5 研究?jī)?nèi)容及結(jié)果14-16
• 2 非線性機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)16-22
• 2.1 混沌理論16-18
• 2.1.1 混沌及其特征16-17
• 2.1.2 分岔現(xiàn)象簡(jiǎn)介17-18
• 2.1.3 耗散系統(tǒng)中的四種吸引子18
• 2.2 Poincaré映射及Poincaré截面18-20
• 2.3 Floquet理論簡(jiǎn)介20-22
• 3 三自由度篩分機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析22-47
• 3.1 工程背景概述22
• 3.2 動(dòng)力學(xué)模型及運(yùn)動(dòng)微分方程22-24
• 3.2.1 力學(xué)模型22-23
• 3.2.2 微分方程23-24
• 3.3 碰撞振動(dòng)系統(tǒng)微分方程的周期解24-29
• 3.3.1 微分方程的解耦24-26
• 3.3.2 微分方程周期響應(yīng)的解析解26-29
• 3.4 系統(tǒng)的Poincaré映射及周期運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性判斷29-33
• 3.5 數(shù)值仿真分析33-46
• 3.5.1 周期倍化分岔通向混沌的道路33-35
• 3.5.2 環(huán)面倍化分岔通向混沌的道路35-36
• 3.5.3 Hopf-Hopf分岔及通向混沌的道路36-39
• 3.5.4 多種分岔共存通向混沌的道路39-44
• 3.5.5 彈簧剛度和激勵(lì)頻率對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 4 兩自由度盤形制動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析47-67
• 4.1 工程背景概述47
• 4.2 力學(xué)模型47-49
• 4.2.1 動(dòng)力學(xué)模型47-48
• 4.2.2 摩擦力模型48-49
• 4.3 運(yùn)動(dòng)微分方程及周期解49-55
• 4.3.1 滑動(dòng)狀態(tài)的微分方程及周期解49-53
• 4.3.2 粘著狀態(tài)的微分方程及周期解53-55
• 4.4 數(shù)值仿真分析55-66
• 4.4.1 摩擦力對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響分析55-57
• 4.4.2 系統(tǒng)共振時(shí)的動(dòng)力學(xué)分析57-59
• 4.4.3 制動(dòng)初速度對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)性能的影響分析59-62
• 4.4.4 軌道垂向激勵(lì)引起的振動(dòng)與摩擦顫振二者耦合的情況62-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果72

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本文編號(hào)：840254