非线性干摩擦系统冲击响应的求解方法

发布时间：2021-10-11 17:17

　　在非线性干摩擦系统动力学模型的基础上,结合金属摩擦片的强几何非线性力学特性,利用分段杜哈梅积分的方法推导了干摩擦隔振器在较大冲击载荷下的加速度响应计算公式,将理论计算结果与摆锤模拟大冲击的试验结果作对比发现,该方法能够较好地反映金属干摩擦隔振器在较大冲击下的运动规律。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(21)北大核心EICSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

干摩擦隔振器的理论模型

为了兼顾缓冲和隔振的效果,使得隔振时摩擦力较小,而缓冲时具有较大的摩擦力以较大的冲击吸收能量,本文研究的干摩擦隔振器在结构上做出改进,将摩擦片结构设计成中间外扩两端收缩的形式,具体结构如图2所示。由图2可以看出干摩擦隔振器主要由中心柱,金属弹簧,摩擦片三个部分组成。摩擦片的形状呈弧形,两端收紧,中间部分向外凸起,形成一个较大的内径,具有几何非线性特性。其底部完全固定,顶部径向方向受限制,中心柱受到冲击激励时会向摩擦片上下两端做往复运动,与周围26个形状相同的摩擦片接触。

由于26个摩擦片结构均相同,为提高计算速度,本次建模中先计算中心柱对单个摩擦片的轴向合力, 用ABQUAS建立有限元分析模型如图3所示,中心柱与摩擦片的接触采用标准面与面接触算法(Surface-to-surface(Standard)),在定义接触属性时,选择有限滑移,摩擦因数为0.15。将中心柱近似简化为刚性体,添加轴向移动副;摩擦片材料为碳钢,故设置为steel,弹性模量E=210 000 MPa,泊松比λ=0.3,底部6个自由度完全约束,顶部添加轴向移动副和径向转动副。图4为有限元分析得到的中心柱所受摩擦力FS与位移y的曲线,可以看出,摩擦力FS(y)具有强非线性特性;图5为中心柱所受轴向合力F与位移y的关系图,由图可以看出,在一个位移周期内的轴向合力呈非线性迟滞回线。这是因为轴向合力 F(y, y ? ) 的大小为轴向支承力与摩擦力的矢量和,假设向上的力方向为正,当中心柱向下运动时,轴向合力 F(y, y ? )=F L (y)+F S (y) ,力-位移曲线为虚线;中心柱向上运动时,轴向合力 F(y, y ? )=F L (y)-F S (y) ,力-位移曲线为实线,封闭图像的面积即摩擦力消耗的能量。

【参考文献】：
期刊论文
[1]金属丝网橡胶隔振系统冲击响应[J]. 唱忠良,邹广平,刘泽,苏一鸣.  哈尔滨工程大学学报. 2017(01)
[2]双线性滞迟干摩擦模型的无谐振振动特性分析[J]. 余慧杰,张乐京.  振动与冲击. 2016(12)
[3]冲击减振器对振动能量耗散性能分析[J]. 王栋.  机械工程学报. 2014(17)
[4]非线性橡胶隔振器的冲击响应特性研究[J]. 曾诚,华宏星.  噪声与振动控制. 2012(04)
[5]金属簧片阻尼隔振器性能分析[J]. 王东衡,石秀东.  振动与冲击. 2011(05)



本文编号：3430939