本文關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題中連接界面的非線性力學(xué)建模

  更多相關(guān)文章： 非線性 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué) 連接界面 系統(tǒng)辨識(shí) 降階建模

【摘要】：連接界面上存在的跨尺度、多物理場和非線性行為是引起結(jié)構(gòu)復(fù)雜非線性動(dòng)力學(xué)的主要原因。連接界面的力學(xué)建模是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究的重要內(nèi)容。由于連接界面力學(xué)行為的復(fù)雜性,以及對連接界面進(jìn)行直接試驗(yàn)觀測的困難,連接界面的力學(xué)建模一直是非常具有挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題。連接界面的力學(xué)建模方法主要可以分為“自下而上”和“自上而下”兩大類。前者從分析結(jié)合面的跨尺度物理行為入手,從微納米尺度開始利用物理規(guī)律建立界面的力學(xué)模型。其首先考慮單個(gè)微凸體的彈塑性接觸和摩擦行為,建立微凸體接觸載荷與變形間的非線性關(guān)系,然后采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)或分形的方法建立粗糙連接界面的力學(xué)模型。后者是利用連接結(jié)構(gòu)的宏觀力學(xué)響應(yīng),采用黑箱、灰箱或白箱系統(tǒng)辨識(shí)理論和方法建立連接結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型。本文基于上述研究框架,分別從“自下而上”和“自上而下”兩大方面開展了以下工作:1)提出一種利用低階橢圓曲線插值方法描述微凸體彈塑性接觸階段平均接觸壓力隨接觸變形光滑連續(xù)變化的法向接觸模型,進(jìn)一步基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法建立了一種粗糙界面法向接觸力學(xué)模型。2)利用MINDLIN理論描述微凸體切向恢復(fù)力、能量耗散與變形之間的關(guān)系,進(jìn)一步基于KD(Kragelsky-Demkin,KD)粗糙度描述形式建立了一種連接界面切向黏滑摩擦模型。3)基于微凸體發(fā)生庫侖摩擦的假設(shè),采用KD粗糙度描述形式,結(jié)合IWAN唯象模型的建模思想,建立了一種考慮粗糙接觸的連接界面黏滑摩擦模型。4)利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)提取表征連接結(jié)構(gòu)非線性行為的特征參量,采用BP(Back Propagation,BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了連接界面唯象非線性模型參數(shù)的辨識(shí)方法,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。5)基于快慢流動(dòng)力學(xué)理論和EMD分析方法,辨識(shí)非線性本征模態(tài)的時(shí)變頻率和阻尼特性,提出連接結(jié)構(gòu)降階非線性動(dòng)力學(xué)建模方法,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。本文的研究工作為進(jìn)一步研究連接結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：非線性 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué) 連接界面 系統(tǒng)辨識(shí) 降階建模
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V214
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 連接界面非線性力學(xué)建模研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1“自下而上”的界面非線性力學(xué)模型11-14
• 1.2.1.1 法向接觸模型11-14
• 1.2.1.2 切向接觸模型14
• 1.2.2“自上而下”的界面非線性力學(xué)建模14-17
• 1.2.2.1 基于準(zhǔn)靜態(tài)接觸非線性力學(xué)行為的唯象模型14-16
• 1.2.2.2 基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)辨識(shí)的非線性力學(xué)建模16-17
• 1.3 本文研究內(nèi)容17-18
• 1.3.1“自下而上”的界面非線性力學(xué)建模17
• 1.3.2“自上而下”的系統(tǒng)非線性特征辨識(shí)方法建模17-18
• 第2章 粗糙表面法向彈塑性接觸解析模型18-30
• 2.1 微凸體接觸模型18-24
• 2.1.1 完全彈性變形階段19-20
• 2.1.2 完全塑性變形階段20
• 2.1.3 彈塑性變形階段20-24
• 2.1.3.1 趙永武的方法21
• 2.1.3.2 BRAKE的方法21-22
• 2.1.3.3 本文的改進(jìn)方法22-24
• 2.2 粗糙表面彈塑性接觸模型24
• 2.3 彈塑性接觸模型驗(yàn)證24-28
• 2.3.1 量綱一接觸狀態(tài)變量24-25
• 2.3.2 單個(gè)微凸體接觸模型驗(yàn)證25-26
• 2.3.3 粗糙表面接觸模型驗(yàn)證26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第3章 粗糙表面切向黏滑摩擦理論建模30-44
• 3.1 KD粗糙表面模型30-31
• 3.2 結(jié)合面法向接觸模型31-32
• 3.3 基于MINDLIN彈性解的結(jié)合面黏滑摩擦模型32-38
• 3.3.1 MINDLIN彈性接觸模型32-35
• 3.3.2 粗糙結(jié)合面黏滑摩擦模型35-37
• 3.3.3 粗糙度參數(shù)對界面力學(xué)行為影響37-38
• 3.3.3.1 切向特征量綱一化處理37
• 3.3.3.2 粗糙度參數(shù)對切向特征影響37-38
• 3.4 基于IWAN唯象模型的黏滑摩擦模型38-42
• 3.4.1 臨界滑移力概率密度函數(shù)38-39
• 3.4.2 IWAN模型39-40
• 3.4.3 粗糙結(jié)合面黏滑摩擦建模40-41
• 3.4.4 粗糙度參數(shù)對界面力學(xué)行為影響41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 3.5.1 基于MINDLIN彈性解的結(jié)合面參數(shù)化黏滑摩擦模型42-43
• 3.5.2 基于IWAN唯象模型的黏滑摩擦模型43-44
• 第4章 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)的連接界面參數(shù)化建模44-56
• 4.1 時(shí)域信號分析44-46
• 4.1.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解EMD分析44-45
• 4.1.2 HILBERT瞬時(shí)頻率45-46
• 4.2 修正IWAN模型46
• 4.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練原理46-49
• 4.3.1 信號的前向傳播過程48
• 4.3.2 誤差的反向傳播過程48
• 4.3.3 貝葉斯估計(jì)方法48-49
• 4.4 連接梁動(dòng)力學(xué)分析49-52
• 4.4.1 線性梁單元49-50
• 4.4.2 連接單元內(nèi)力50-51
• 4.4.3 動(dòng)力學(xué)方程51-52
• 4.5 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練52-53
• 4.5.1 訓(xùn)練過程52
• 4.5.2 訓(xùn)練結(jié)果52-53
• 4.6 連接梁非線性連接模型參數(shù)辨識(shí)53-55
• 4.6.1 試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)53-54
• 4.6.2 結(jié)果以及討論54-55
• 4.7 本章小結(jié)55-56
• 第5章 基于快慢流非線性系統(tǒng)辨識(shí)的連接結(jié)構(gòu)建模56-74
• 5.1 快慢流動(dòng)力學(xué)理論56-57
• 5.2 非線性本征模態(tài)振子57-58
• 5.3 連接動(dòng)力學(xué)降階模型58-72
• 5.3.1 線性系統(tǒng)58-60
• 5.3.2 算例 1 ——二自由度彈簧振子60-69
• 5.3.2.1 線性系統(tǒng)60-61
• 5.3.2.2 非線性系統(tǒng)61-69
• 5.3.3 算例 2——連接梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)69-72
• 5.4 本章總結(jié)72-74
• 第6章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 工作總結(jié)74-75
• 6.2 工作展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-84
• 附錄84-86
• 已發(fā)表論文情況說明86-88
• 致謝88-89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：672514