干摩擦抗振系统性能及控制方法的研究

发布时间：2020-06-30 07:47

【摘要】： 本文在对结构抗振方法进行全面细致综述的基础上，重点对钢丝绳等非线性干摩擦隔振系统的性能及控制方法进行了研究。首先在传统干摩擦理想模型与实际情况存在差异的基础上，对干摩擦的双线性滞迟模型进行了介绍，还对这一模型进行了详细的分析，并用Fourier级数对滞迟部分阻力进行简化，为后面的研究打下了基础。干摩擦隔振系统由于具有强非线性本构关系，它的响应计算问题被人们所关注，目前应用较多的是增量谐波平衡法(IHB)。1993年钟万勰院士提出了精细积分法，它可以精确求出常系数常微分方程的数值解，本文首先提出精细积分改进算法，进一步提高了其计算精度，然后在改进的精细积分法基础上对于摩擦系统响应的计算方法进行了研究，并用IHB法对这种计算方法的计算精度进行检验，结果证明这也是计算干摩擦隔振系统响应的有效方法之一。另外人们对干摩擦系统响应计算方法的研究大都局限于不受外载的控制系统，本文在研究外载作用下LQ控制系统Riccati方程精确解法的基础上，也提出了干摩擦LQ控制系统响应计算的递推求解方法。附加子结构法(TMD)是结构抗振的常用的方法之一，文中接着将TMD引入干摩擦抗振系统中，首次提出具有附加子结构的干摩擦抗振系统，并详细给出了其IHB响应求解的具体公式，分析了各个参数变化对系统响应的影响，然后将主动控制概念引入具有TMD的干摩擦抗振系统中，在速度和加速度反馈的基础上，将主动控制力分别施加于附加结构和主体结构，分析了它们对系统响应的影响。试验研究表明，干摩擦隔振系统除了具有双线性本构关系外，还具有粘性阻尼和三次非线性刚度因素，文中第五章分析了粘性阻尼对单自由度干摩擦系统和具有TMD的干摩擦系统性能的影响，而三次非线性刚度对单自由度干摩擦系统和具有TMD的干摩擦系统性能的影响则在第六章中进行了讨论。第七章对干摩擦系统的稳定性进行了研究。非线性振动分析中，除了响应求解是关键，其运动稳定性的分析也是重要的一步，它直接关系到系统运动能否实现的问题。文中基于系统运动的稳定性等价于其扰动方程原点稳定性的理论，对于摩擦系统的稳定性问题进行了详细的分析，并将精细积分法引入计算过程中，提高了分析的准确程度。最后文章对用 IHB法求解具有三次非线性系统响应的方法进行了改进，使得计算结果更加接近真实值，具有一定的实用价值。
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：O327

【引证文献】