本文關(guān)鍵詞：一類含間隙機(jī)械系統(tǒng)的動力學(xué)研究

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【摘要】：在機(jī)械系統(tǒng)中，由于邊界或內(nèi)部間隙的存在，會使系統(tǒng)在運動時發(fā)生碰撞振動，用極短的時間傳遞動量并產(chǎn)生極大的力，以致碰撞振動在工程實際中對含間隙機(jī)械系統(tǒng)造成利弊兩面性：一方面碰撞振動會對裝備系統(tǒng)造成變形和破壞，如汽車、列車、飛機(jī)等運輸工具中和橋梁、核電站等工程結(jié)構(gòu)中的振動以及齒輪系統(tǒng)在嚙合、傳動中的振動等；另一方面可以充分利用碰撞振動，如潛孔鉆、碎石器、打樁錘、鍛錘、沖床等都是利用碰撞振動原理進(jìn)行機(jī)械作業(yè)的。所以，對含間隙機(jī)械系統(tǒng)的研究具有非常重要的理論和實際應(yīng)用意義。本文從工程實際中抽象簡化出三個具有剛性約束碰撞系統(tǒng)的力學(xué)模型，分別對其碰撞振動時的動力學(xué)特性進(jìn)行了以下幾方面研究。 (1)分別建立了兩自由度單邊剛性約束碰撞系統(tǒng)、兩自由度雙邊剛性約束碰撞系統(tǒng)以及三自由度相對碰撞系統(tǒng)的力學(xué)模型，運用牛頓運動定律和動量定理建立模型的物理方程，通過無量綱化將系統(tǒng)的物理方程轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒎址匠绦问�，，再運用正則模態(tài)矩陣法對系統(tǒng)進(jìn)行解耦，完成了系統(tǒng)周期運動解析解的求解。 (2)通過運用系統(tǒng)中周期運動存在的條件以及分岔理論的相關(guān)知識，分別分析系統(tǒng)周期運動的穩(wěn)定性，并求解系統(tǒng)的Poincaré映射以及線性化矩陣。 (3)通過MATLAB編程分別對模型碰撞過程中的動力學(xué)特性進(jìn)行數(shù)值仿真，尋找系統(tǒng)在適當(dāng)參數(shù)下經(jīng)各種分岔向混沌演化的路徑，并仿真出在具體參數(shù)下系統(tǒng)的Poincaré映射截面圖。 通過仿真發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)周期運動不動點附近，系統(tǒng)線性化矩陣的特征值穿越單位圓時，系統(tǒng)的周期運動會失穩(wěn)發(fā)生分岔，隨著參數(shù)逐漸變化，系統(tǒng)會通過Hopf分岔、倍化分岔、環(huán)面倍化分岔、余維二分岔以及鎖相等各種路徑演變?yōu)榛煦�；另外，通過仿真還發(fā)現(xiàn)，在影響系統(tǒng)動力學(xué)特性的諸多因素中，系統(tǒng)激振頻率的影響較大。這些都為實際中含間隙碰撞振動系統(tǒng)的優(yōu)化提供了一定的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：間隙 碰撞振動 Poincaré映射 分岔 混沌
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH113
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 非線性系統(tǒng)動力學(xué)概述9
• 1.2 含間隙碰撞振動機(jī)械系統(tǒng)的動力學(xué)研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 本文主要的研究工作11-14
• 2 沖擊振動機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)分析的理論工具14-19
• 2.1 Poincaré映射理論及其應(yīng)用14-15
• 2.2 分岔理論15-16
• 2.2.1 分岔的基本概念15
• 2.2.2 分岔問題主要研究內(nèi)容15
• 2.2.3 倍周期分岔定理15-16
• 2.3 混沌現(xiàn)象16-19
• 2.3.1 混沌的發(fā)展及定義16-17
• 2.3.2 混沌的基本特征17-18
• 2.3.3 混沌研究的發(fā)展方向18-19
• 3 兩自由度單邊剛性約束碰撞系統(tǒng)的混沌演化19-33
• 3.1 引言19
• 3.2 兩自由度單邊剛性約束碰撞系統(tǒng)力學(xué)模型及周期運動19-21
• 3.3 系統(tǒng) n 1周期運動存在條件21-22
• 3.4 兩自由度單邊剛性約束碰撞系統(tǒng)的 Poincaré映射及穩(wěn)定性分析22-25
• 3.5 兩自由度單邊剛性約束碰撞系統(tǒng)的分岔及混沌25-32
• 3.6 小結(jié)32-33
• 4 兩自由度雙邊剛性約束碰撞系統(tǒng)的動力學(xué)分析33-45
• 4.1 引言33
• 4.2 力學(xué)模型與周期運動33-35
• 4.3 系統(tǒng) n-1-1周期運動存在的條件35-36
• 4.4 兩自由度雙邊剛性約束碰撞系統(tǒng)的 Poincaré映射及穩(wěn)定性分析36-40
• 4.5 碰撞振動系統(tǒng)的分岔及混沌40-44
• 4.6 小結(jié)44-45
• 5 三自由度相對碰撞系統(tǒng)的動力學(xué)分析45-60
• 5.1 引言45
• 5.2 系統(tǒng)的力學(xué)模型及周期運動45-47
• 5.3 系統(tǒng) n-1周期運動存在的條件47-49
• 5.4 三自由度相對碰撞系統(tǒng)的 Poincaré映射及穩(wěn)定性分析49-53
• 5.5 三自由度相對碰撞系統(tǒng)的分岔及混沌分析53-59
• 5.6 小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 讀學(xué)位期間的研究成果65

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：560962