机械碰撞振动非线性动力响应的参数演化

发布时间：2017-06-25 18:15

  本文关键词：机械碰撞振动非线性动力响应的参数演化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：有一大类工程机械如振动成型机、路面夯实机、振动分筛机等利用碰撞振动来实现其功能。同时,碰撞振动现象也广泛存在于其它机械系统中,例如齿轮啮合传动,列车车轮与铁轨之间相互作用等。研究碰撞振动系统对于利用碰撞振动实现机械功能,或避免碰撞振动造成的机械故障、结构损坏、噪音等负面作用,都具有重要的实际工程意义。 碰撞和冲击系统具有极为复杂的非线性动力学行为,我们一般运用定性和定量的方法,通过系统相图、Poincare截面映射、分岔等非线性动力学研究方法讨论系统的动态响应。对于机械系统,我们特别关注系统的力学行为与约束、间隙、频率等参数之间的关系。 本文针对振动成型机、振动分筛机等工程机械,建立含间隙的单自由度和两自由度碰撞振动系统模型,分别采用瞬时冲击法和分段弹簧—阻尼接触模型两种方法讨论接触碰撞过程,在Matlab中用四阶龙格—库塔法求微分方程数值解,主要研究内容包括： (1)建立单自由度自由振子碰撞振动系统模型,列出动力学微分方程,利用Matlab计算软件,数值仿真出系统的动态响应,采用时间历程图、相图、分岔图、庞加莱映射图等结合的方法对系统动力学行为进行探讨,并分析不同参数对系统响应的影响程度。 (2)以实际工程案例“振动压实成型机的系统参数选取”为基础,提出创新的动力学分析方法“三维全局分岔图”。得出两个控制参数下的系统动态响应分岔图,并以实际工艺需求为标准,选取满足条件的参数范围,为设计人员解决实际工程问题提供理论基础和参考依据。 (3)建立含单侧约束的两自由度碰撞振动系统动力模型,列出微分方程并进行无量纲化处理,得到系统的动力学响应,对系统周期及稳定性进行分析,并讨论系统各参数对动态响应的周期性、分岔、进而演化为混沌运动状态的影响。 (4)研究碰撞振动系统中,非线性参数元件对状态响应的影响结果。在单自由度系统中讨论振子支承弹簧为分段线性的非线性参数下对系统动力学行为的影响；在两自由度系统中讨论如空气弹簧的强非线性元件对系统动力学行为的影响。
【关键词】：碰撞振动 系统响应 三维分岔图 混沌
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH113.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 本文研究背景与意义14-15
• 1.1.1 非线性振动的发展历程14-15
• 1.1.2 碰撞振动系统的工程背景15
• 1.2 国内外研究历史及现状15-18
• 1.3 分析非线性动力学的理论方法及工具18-24
• 1.3.1 相图18-19
• 1.3.2 Poincare映射19-20
• 1.3.3 分岔20
• 1.3.4 突变20-21
• 1.3.5 混沌21-22
• 1.3.6 MATLAB软件简介22-24
• 1.4 本文研究内容24-26
• 第二章 自由振子碰撞振动系统分岔与混沌的参数演化26-45
• 2.1 引言26-27
• 2.2 建立动力学模型及其运动方程27-28
• 2.3 系统动力学响应28-29
• 2.4 各参数对系统响应状态的影响29-38
• 2.4.1 初始碰撞位置30-31
• 2.4.2 阻尼系数31-34
• 2.4.3 刚度系数34-36
• 2.4.4 激振频率36-38
• 2.5 非线性参数对系统响应状态的影响38-44
• 2.6 本章小结44-45
• 第三章 基于实际工程案例选取碰撞振动系统参数45-64
• 3.1 案例背景简介45-52
• 3.1.1 振动压实概述46-50
• 3.1.2 项目背景50-52
• 3.2 三维全局分岔图方法概述52-55
• 3.2.1 三维全局分岔简介52-54
• 3.2.2 配置参数选取标准及注意事项54-55
• 3.3 数值仿真55-61
• 3.3.1 单频激振系统三维分岔图55-57
• 3.3.2 双频激振系统三维分岔图57-61
• 3.4 计算结果分析与建议总结61-63
• 3.5 本章小结63-64
• 第四章 单侧约束两自由度碰撞系统的非线性响应分析64-83
• 4.1 引言64-65
• 4.2 线性约束两自由度碰撞系统65-72
• 4.2.1 概述65
• 4.2.2 线性约束碰撞系统的力学模型及运动方程65-67
• 4.2.3 系统的周期运动及其稳定性分析67-69
• 4.2.4 各参数对系统周期运动及分岔的影响69-72
• 4.3 非线性约束两自由度碰撞系统72-81
• 4.3.1 概述72-75
• 4.3.2 非线性约束碰撞系统的力学模型及运动方程75-77
• 4.3.3 系统的周期运动及其稳定性分析77-80
• 4.3.4 各参数对系统周期运动及分岔的影响80-81
• 4.4 本章小结81-83
• 第五章 总结与展望83-86
• 5.1 全文总结83-84
• 5.2 本文创新点84
• 5.3 展望84-86
• 参考文献86-91
• 附录：单自由度碰撞振动系统matlab求解主程序91-93
• 致谢93-94
• 攻读学位期间发表论文94

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 钟春彬;双频合成振动压实工业样机性能试验与分析研究[D];长安大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 程旭;蜜瓜运输振动加速度传递率及共振频率对品质影响的研究[D];内蒙古农业大学;2015年

  本文关键词：机械碰撞振动非线性动力响应的参数演化，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：483113