检索结果-南通市图书馆

作者：张雯山东师范大学

学位级别：硕士

随着机械制造设计和加工技术的不断发展,具有摩擦和间隙的碰撞振动系统在机械工程领域中得到了广泛地应用.摩擦和碰撞这些非光滑因素使得机械振动系统的动力学行为变得非常复杂,甚至会改变系统的拓扑结构.许多学者对非光滑机械系统的动... 详细信息

随着机械制造设计和加工技术的不断发展,具有摩擦和间隙的碰撞振动系统在机械工程领域中得到了广泛地应用.摩擦和碰撞这些非光滑因素使得机械振动系统的动力学行为变得非常复杂,甚至会改变系统的拓扑结构.许多学者对非光滑机械系统的动力学行为进行研究,为机械设备的参数设计和寿命的延长提供专业的理论支持.本文以不连续动力系统的流转换理论为基础,研究了一类具有间隙和弹性约束的3-DOF（三自由度）摩擦振动系统的不连续动力学行为.在3-DOF系统的物理模型中,物体所受到的外部激励含有负反馈力,使系统能够适应不同的工作环境.由于物体运动时的动摩擦力和静摩擦力不相等,将会导致系统产生流障碍,使整个系统的动力学行为分析更加复杂.考虑到摩擦和弹性碰撞会导致系统产生不连续性,因此在相空间中对物体运动的不同区域和边界进行划分,并使用绝对坐标系来研究每个物体的独立动力学行为.基于流转换理论中的低阶和高阶函数,探究了该动力系统在分离边界运动切换的充要条件.为了更清晰地描绘系统的复杂动力学,对系统中几种典型运动进行了数值模拟,例如穿越运动、擦边运动、滑模运动、粘合运动和周期运动.最后,研究了振荡器的滑模分叉情况.本文研究结果为弹簧式摇床等机械设备的参数设计及优化提供了一定的理论参考.以下是本文的主要内容.第一章,对具有摩擦和碰撞的动力系统的研究背景、意义及现状进行了概括.此外,还介绍了不连续系统中流转换理论的相关定义,呈现了物体在不连续边界上如何进行运动切换的有关定理.第二章,描述了具有间隙和弹性约束的三自由度摩擦振动系统的物理模型,并给出了系统具有的运动状态及描述物体运动的方程.由于摩擦和碰撞这两个非光滑因素造成了系统的不连续性,因此利用绝对坐标系在相空间中对物体运动的区域和边界进行划分,同时阐述了物体矢量形式的运动方程.基于不连续动力系统的流转换理论,利用不连续边界上的函数以定理的形式阐明了三个物体在不同的分离边界上进行运动切换的解析条件.之后,引入了物体的转换集,并在此基础上给出了六维映射结构,通过观察映射结构的形态,更清楚地揭示系统的周期性行为.最后,使用MATLAB软件给出物体在分离边界上进行穿越运动、擦边运动、滑模运动、粘合运动以及周期运动的数值模拟,这为系统在分离边界上运动切换行为提供了直观的描述.此外,展示了物体M随着不同激励频率和振幅而变化的滑模分叉图.第三章,对本文的研究内容进行总结,并展望未来的研究方向.

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一类含动力吸振器的三自由度系统的动力学行为分析

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作者：程馨雨山东师范大学

学位级别：硕士

工业生产过程中极为常见现象中包含着摩擦和碰撞,摩擦和碰撞的存在会使得机械系统产生非线性特性,这种特性会导致系统整体的运作过程更加复杂.目前,针对摩擦和碰撞的研究不断涌现.这些成果多致力于探讨单自由度和二自由度系统,而针对三... 详细信息

工业生产过程中极为常见现象中包含着摩擦和碰撞,摩擦和碰撞的存在会使得机械系统产生非线性特性,这种特性会导致系统整体的运作过程更加复杂.目前,针对摩擦和碰撞的研究不断涌现.这些成果多致力于探讨单自由度和二自由度系统,而针对三自由度不连续动力学系统的研究尚不充分.本文利用流转换理论研究了一类含动力吸振器的三自由度摩擦碰撞系统的不连续动力学行为,旨在探讨具有不连续和非光滑特性的摩擦碰撞系统中的运动切换问题.通过分别研究单个目标的运动状态来反映整个三自由度系统的全局动态行为.首先,不同的运动状态和运动方程由每个目标物块的受力情况以及整体模型的连接方式来定义.可视为动力吸振器的物体通过一个非线性弹簧装置与系统中的主质量连接,这有助于更为显著地降低振动和噪声,这种连接方式还增加了系统全局动态行为的复杂性.另外,该模型在外部激励力的基础上增加了负反馈力来提高整个不连续系统的稳定性.随后,在每个目标的二维相空间里划分了多个区域、边界与边缘,并在每个区域中定义了连续的向量场和函数.在流转换理论的基础上,充分研究了边界处的局部奇异性和可切换性.利用向量场和函数的知识,详细推导了振子在分离边界处运动转换的解析条件.另外,由于该系统的摩擦模型具有动摩擦力和最大静摩擦力不相等的特性,本文还研究了边界和边缘处的流障碍现象,并给出了存在流障碍的边界和边缘处滑模运动出现、存在和消失的准则,这部分研究可以为滑膜控制器的设计提供参考.此外,基于映射动力学理论给出了整个系统的六维总映射结构并研究了整个系统的周期运动.最后,通过MATLAB软件对几种典型的运动进行了数值模拟,直观地展示了三个物体在不同区域内的运动状态和分离边界处所发生的运动转换,有助于更好地理解振子在不连续/非光滑边界处运动状态的转换准则.对该三自由度模型的研究为具有动力吸振器的机械装置的设计与稳定性提供了一定的理论参考.本文的主要内容如下.第一章,介绍了摩擦与碰撞系统的研究背景及研究现状.随后,简明扼要地列举了不连续系统中的流转换理论所涉及的相关定义和物体在不连续边界发生运动切换的相关概念.第二章,对含动力吸振器的三自由度多体动力学系统的动力学行为进行了分析.首先,详细介绍了该三自由度摩擦碰撞系统的物理模型以及相对应的机械模型并分析了系统在各种运动状态下的运动方程.其次,不同于以往将区域与边界视为静态,而是把区域和边界看作是动态的来进行研究.基于流转换理论,分别对三个物体进行了绝对相空间划分.并且为了更好的研究两个物体之间的粘合与碰撞行为,又给出了相对相空间划分,通过每个物体各自的运动状态来探究全局动力学.同时定义了边界上的流障碍,研究了不同边界处运动状态切换的充要条件.随后,利用映射动力学理论,考虑了整个系统的运动序列.最后,用MATLAB软件对该系统中各物体几种典型的复杂的运动组合进行了数值模拟.第三章,对本文研究的主要内容进行了总结,进一步对今后的研究方向以及探索目标进行了展望.

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一类具有单摆装置的三自由度斜碰撞系统的动力学行为分析

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作者：李涧萍山东师范大学

学位级别：硕士

非线性系统广泛应用于机械工程领域.在此类系统中存在两类常见的非线性因素:摩擦和碰撞.为了优化机械系统的设计、控制工程噪声,越来越多的学者开始从事摩擦和碰撞振子的动力学行为的研究.非线性特性相关的研究成果为指导机械制造,提高... 详细信息

非线性系统广泛应用于机械工程领域.在此类系统中存在两类常见的非线性因素:摩擦和碰撞.为了优化机械系统的设计、控制工程噪声,越来越多的学者开始从事摩擦和碰撞振子的动力学行为的研究.非线性特性相关的研究成果为指导机械制造,提高机械工作性能提供了依据.本文基于不连续动力系统的高维流转换理论,研究了具有干摩擦和单摆装置的3-DOF(三自由度)斜碰撞系统的动力学行为.考虑了由弹性接触模型和库仑摩擦模型组成的斜碰撞系统.同时物体与地面之间的动摩擦系数和静摩擦系数不相等,对由此导致的流障碍进行了研究.根据摩擦和碰撞这两个非线性因素,在四维和二维相空间中划分出不同的区域、边界和边缘.随后在分离边界处给出了物体运动切换的条件,并进一步在四维相空间中推导出边缘处的运动切换准则,这是在高维空间中对流转换理论的进一步扩展和丰富.此外,本文通过数值模拟直观地展示了一些典型的运动切换并给出了滑模分岔图.与低维流转换理论相比,该方法可以更系统地研究多自由度系统在多个物体同时作用下的动态行为,并给出更加简洁的判断准则.3-DOF斜碰撞系统复杂运动机理的研究为单摆减震器的参数选择提供了参考,同时也为在机械工程领域中研究如何抑制摩擦或碰撞系统的振动或噪声提供了参考.以下是本文的主要内容:第一章,阐述了摩擦及碰撞系统的研究背景及现状,同时给出了不连续系统中的高维流转换理论的相关定义以及在不连续边界处的两类典型运动的切换判据.第二章,利用库仑摩擦模型和斜碰撞模型建立了3-DOF振子的物理模型,并给出了系统在不同运动状态下的运动方程.由于摩擦和碰撞的存在,物体的运动具有不连续性,基于此,在四维相空间和二维相空间中划分了不同的区域、边界和边缘,并将三个物体的运动方程以矢量形式进行表示.以高维流转换理论为依据,根据相应边界处的函数,在分离边界处推导出了物体分别发生穿越运动、擦边运动、滑模运动以及粘合运动时相应的解析条件,并详细给出了边缘处的运动变换及其切换准则.随后,三个物体的转换集的给出为引入六维映射结构来研究系统的周期运动提供了便利.最后,利用MATLAB软件对一些典型的运动切换进行了数值模拟,并给出物体8)随不同激励频率和振幅而变化的滑模运动分叉图,更加直观地说明了该系统的运动切换机制.第三章,对本文研究的主要内容进行总结,并展望今后的研究方向及相关问题.

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一类含刚性约束的摩擦碰撞系统的非线性动力学研究

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作者：豆晨敬山东师范大学

学位级别：硕士

在机械工程领域,不连续的动力系统随处可见.碰撞和摩擦是机械结构设计过程中不可避免且不容忽视的现象,它们对系统的动力学行为有很大的影响.存在摩擦的刚性碰撞振动系统由于间隙和刚性约束引起刚性突变,从而使系统的向量场不连续.近年... 详细信息

在机械工程领域,不连续的动力系统随处可见.碰撞和摩擦是机械结构设计过程中不可避免且不容忽视的现象,它们对系统的动力学行为有很大的影响.存在摩擦的刚性碰撞振动系统由于间隙和刚性约束引起刚性突变,从而使系统的向量场不连续.近年来,人们已经逐步认识到不连续模型可以对机械工程系统提供更好地预测.此外,动态域上的不连续动力系统的流转换理论和流障碍理论为实际动力系统的研究奠定了基础,该理论引入G函数分析不连续动力系统的奇异性,并给出不连续边界上运动转换的解析条件用于研究复杂的不连续动力系统的动力学机理.本文基于该动力学理论,对具有非线性摩擦的二自由度双边刚性约束碰撞系统进行研究,给出了该系统的不同运动状态下在不连续边界处的转换条件及周期运动的研究成果.深入研究含摩擦和约束的碰撞振动系统对了解其运动机制,分析系统的全局性能、使用寿命等因素具有一定的理论意义和实际价值.本文的主要内容如下:第一章,描述了具有非线性摩擦的二自由度双边刚性约束碰撞系统的研究背景及其现状,并且简述了不连续系统中流转换理论的基本概念和相关引理.第二章,介绍了具有非线性摩擦的二自由度双边刚性约束碰撞系统的物理模型和摩擦模型,其中作用在系统内物体上的外部控制力有一个以恒力的形式存在的负反馈,并且在考虑动摩擦系数和静摩擦系数不相等的情况下,非线性动摩擦将用分段线性动摩擦来描述.此外,本章分析了该系统中物体的所有运动状态.由于带有双侧刚性约束的双自由度碰撞系统中的两个物体存在摩擦力,系统的相平面划分为不同的边界和区域,并介绍了系统的状态向量和向量场.基于不连续动力系统的流转换理论以及动、静摩擦系数不相等,定义了速度边界、位移边界及含有流障碍的向量场中的G函数,提出了研究具有流障碍的不连续动力系统的适当方法和基本判据,从物理学的角度解释了运动切换的条件,特别是粘合运动出现和消失的重要的条件,并对其进行了详细说明。由于存在卡住的状态,推导了卡住运动开始和消失的条件,由此可以看出该振子具有更为复杂和丰富的动力学行为.基于映射动力学理论,定义该系统的四维转换集和映射结构,为了进一步分析和预测复杂的周期运动,给出了周期运动的控制方程及局部稳定性分析.最后,使用MATLAB软件对该系统出现的穿越运动、粘合运动、擦边运动、碰撞运动和两种周期运动进行数值模拟,从而更直观的解释该系统的运动转换机制.第三章,对本文研究内容进行总结,并对今后的研究问题和学习的基本理论进行了展望.

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一类含非对称阻尼二自由度系统的动力学行为分析

引用

作者：曹静山东师范大学

学位级别：硕士

在实际工程中,不连续的动力系统随处可见.冲击、间隙和摩擦等强非线性因素不可避免地会导致碰撞和振动现象.然而用连续系统近似描述不连续系统存在较大的误差.为了对工程动力系统进行较为准确的刻画和分析,学者们提出不连续系统需要用... 详细信息

在实际工程中,不连续的动力系统随处可见.冲击、间隙和摩擦等强非线性因素不可避免地会导致碰撞和振动现象.然而用连续系统近似描述不连续系统存在较大的误差.为了对工程动力系统进行较为准确的刻画和分析,学者们提出不连续系统需要用不连续模型来描述.对带有摩擦和碰撞的机械系统进行分析,有助于提高机械系统的精度和降低机械系统的噪声等.近年来,不连续动力系统中的流转换理论的提出,使不连续动力系统的研究有了新的进展.其中,把G-函数作为主要研究工具,以全新的视角更加直观地展现了流在不连续边界上的运动切换情况.本文基于这一新的不连续动力学理论,研究了一类含有非对称阻尼的摩擦和碰撞共存二自由度系统的动力学行为,对系统的相空间进行了划分,进而给出该二自由度系统的运动切换解析条件以及数值模拟等研究结果.文章主要包括以下内容:第一章,阐述了带有摩擦和碰撞系统的研究背景和研究现状,并给出不连续动力系统流转换理论中G-函数的定义以及不连续边界处流切换的判据.第二章,首先,给出本文所研究的问题,即带有非对称阻尼的二自由度振子,通过对物理模型的分析,给出该系统中物体所有可能出现的几种运动情况:当物体M1与M2不发生接触时,M1和M2均发生自由运动或粘合运动,物体M1与M2其中一个发生粘合运动;当物体M1与M2发生接触时,物体M1与M2之间会发生碰撞或卡住运动.其次,分别在绝对坐标系和相对坐标系下,定义系统相空间中的区域和边界.由于本文中考虑静摩擦系数大于动摩擦系数,在速度边界上引入流障碍向量场.再者,基于流转换理论,给出该二自由度系统不连续边界上的G-函数,利用G-函数得到了该系统在不连续边界处穿越运动、粘合运动、擦边运动和卡住运动的解析条件.此外,利用映射理论,给出该系统的映射结构以及周期运动,并对周期运动的稳定性进行简单分析.最后,利用MATLAB软件给出系统的几种典型运动的位移-速度历程、位移-时间历程、速度-时间历程、G-函数-时间历程等数值模拟,并给出物体M1在不同激励频率和激励振幅下粘合运动的分叉情况.第三章,对本文的主要研究内容进行总结,并展望今后的研究方向和研究问题.

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一类含对称刚性约束的三自由度系统的动力学行为分析

引用

作者：高敏山东师范大学

学位级别：硕士

不连续动力系统在机械应用中普遍存在.在机械工程中,造成不连续的原因有很多,其中摩擦和碰撞是造成系统不连续的最主要的原因.因此具有摩擦和碰撞的非线性系统吸引了国内外许多学者的注意,他们通过建立一些力学或数学模型来更加深入和... 详细信息

不连续动力系统在机械应用中普遍存在.在机械工程中,造成不连续的原因有很多,其中摩擦和碰撞是造成系统不连续的最主要的原因.因此具有摩擦和碰撞的非线性系统吸引了国内外许多学者的注意,他们通过建立一些力学或数学模型来更加深入和广泛地了解和研究摩擦碰撞系统的动力学行为.本文以不连续动力系统的流转换理论为主要工具,研究了一类含对称刚性约束的三自由度系统的动力学行为.该模型考虑了静摩擦力和动摩擦力不相等的情况,这种情况在实际中更普遍.物体的外部激励包含一个负反馈,负反馈会随着物体速度的变化而变化,从而使系统能够适应不同的外部环境.而物体之间的连接采用非线性弹簧和粘性阻尼器,可以达到更好的减震效果,该模型可应用于减震器等机械设备上.根据摩擦和碰撞引起的不连续性,在相空间中定义了物体运动的动态域和边界,同时引入了绝对坐标系和相对坐标系来讨论物体之间的运动,然后给出了系统中各个区域的向量场,它可以控制物体在各个区域中的运动.在不连续边界上引入相应的法向量来确定流的正方向,在函数及其高阶函数的基础上给出了这种动力系统中振子运动的充要条件.这些切换条件可以用来预测甚至控制物体在分离边界上的运动.此外,还对滑模、粘合、擦边、碰撞运动和周期运动进行了数值模拟,以更好地解释非连续动力系统中切换运动的复杂性.最后,给出了物体随激励频率或振幅变化的粘合分叉情况.以下是本文的主要内容:第一章,描述了摩擦碰撞系统的研究背景、意义及现状,并简要地给出了不连续系统中流转换理论的相关概念和物体在不连续边界进行切换的有关理论.第二章,给出了含有对称刚性约束的三自由度系统的物理模型以及物体具有的运动状态和相应的运动方程.基于摩擦和碰撞造成的不连续性,在绝对坐标系和相对坐标系中分别定义了三个物体在相空间中的不同区域和边界,同时将物体的运动方程以向量的形式进行了表示.根据不连续动力系统的流转换理论,给出了在速度和位移边界上的具有流障碍和不具有流障碍的函数,并通过上述函数将该三自由度系统中不同运动切换的解析条件以定理的形式给出,不同的运动需要在不同的坐标系下讨论,即在相对坐标系下讨论物体m与物体m之间的运动切换条件,在绝对坐标系下讨论物体m与地面之间以及物体m与地面之间的运动切换条件.然后,给出了三个物体的转换集,并在转换集的基础上引入六维映射结构来描述周期运动.最后,为了更直观地解释上述三自由度摩擦碰撞系统在分离边界上运动的切换条件,使用MATLAB软件对该系统出现的穿越、滑模、粘合、擦边、卡住和碰撞运动以及周期运动进行数值模拟,并给出物体m的运动随着不同激励频率和振幅而变化的粘合分叉图.第三章,对本文研究的内容进行总结,并展望今后继续研究的方向.

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常速传送带上单侧碰撞振子的动力学行为分析

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作者：刘天一山东师范大学

学位级别：硕士

在机械工程领域,不连续动力系统广泛存在.引起系统不连续性的原因有很多,碰撞和摩擦作为最普遍的影响因素激发了众多学者的研究兴趣.建立起相关的机械模型并对其动力学行为进行研究一直是研究者们的研究重点,这对于带有碰撞和摩擦的不... 详细信息

在机械工程领域,不连续动力系统广泛存在.引起系统不连续性的原因有很多,碰撞和摩擦作为最普遍的影响因素激发了众多学者的研究兴趣.建立起相关的机械模型并对其动力学行为进行研究一直是研究者们的研究重点,这对于带有碰撞和摩擦的不连续动力系统在工程中的实际应用具有理论指导意义和实用价值.近年来,关于不连续动力系统的研究得到了新的进展.不连续动力系统中的流转换理论被逐渐推广和应用,其中引入G函数作为新的研究工具,以全新的视角解释了机械系统中运动的转换机制.利用这一理论可以对系统中的不连续动力学行为及其不连续边界上的转换运动进行更直观的表述.本文基于这一新的动力学理论,对一类带有碰撞和摩擦的振动系统进行研究,即对常速传送带上单侧碰撞振子的不连续动力学行为进行分析.基于碰撞和摩擦引起系统的不连续性,对系统的相空间进行区域和边界划分,进而研究系统中可能存在的多种运动情况,并给出该系统中运动转换的解析条件以及碰撞运动,粘合运动及周期运动的有关研究成果.论文的主要内容如下:第一章,介绍了带有碰撞的摩擦驱动系统的研究背景、研究现状、不连续动力系统流转换理论中G函数的基本概念以及流在不连续边界上发生转换的判定定理.第二章,首先,介绍了本文所研究的物理模型,即常速传送带上带有单侧碰撞的振子.由于系统受摩擦和碰撞两方面的影响,考虑了该系统中物块所有可能出现的情况:当物块m2不接触右侧障碍时,物块m1和m2均发生非粘合运动,物块m1和m2其中一个发生粘合运动,物块m1和m2均发生粘合运动;当物块m2与右侧障碍接触时,物块m1发生非粘合或粘合运动,物块m2发生碰撞运动或卡住运动.进而根据系统中由摩擦和碰撞引起的不连续性,在相空间中对系统中不同的运动区域及不连续边界进行划分.由于本文考虑到动摩擦和静摩擦系数不相等,因此在速度边界上引入了障碍向量场.其次基于不连续动力系统的流转换理论,在不连续边界上定义G函数,用于阐述不同分离边界上的流转换机制并以定理的形式给出不同运动发生转换的解析条件.此外,基于映射动力学理论,定义了该二自由度摩擦碰撞振子中的转换集及其四维映射,从而对周期运动的一般结构及其控制方程进行解析预测.最后,利用MATLAB软件对穿越运动,粘合运动,碰撞运动,擦边运动及周期运动进行数值模拟,从而更好地解释了常速传送带上单侧碰撞振子中复杂的运动转换机制以及周期运动.第三章,总结本文的研究内容,并在此基础上提出今后可以继续研究的问题及进一步学习的基本理论.

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