非线性振动

摘要： 建立了简化的整车系统振动模型,研究汽车车身垂直振动非线性响应行为。利用SolidWorks与SimMechanics联合仿真方法,分析悬架系统的几何非线性和非线性磁流变阻尼力对其振动行为的影响,讨论其垂直振动位移响应的二次及以上谐波成分随系统参数变化的规律。结果表明:系统响应出现二次及以上的谐波成分,甚至在特定的外激励频率和幅值下,会产生二次和三次超谐波共振,表现出明显的非线性振动行为,导致车辆乘坐舒适性不佳。该工作对带有磁流变阻尼器的悬架系统优化设计,具有一定的理论参考意义。

摘要： 针对超声热成像检测中非线性振动问题,设计了激光探头夹持装置,构建了一套非接触式激测振系统,开展了功率超声激励下变幅杆振动特性响应试验,验证激光测振系统的有效性。在此基础上,开展了功率超声激励下试件振动特性影响试验,重点研究了耦合剂和粗糙度对振动特性的影响。结果表明:耦合剂能增强缺陷生热是因为提高了超声能量的传递效率,增大试件的振动幅值,促进了试件的振动,这也为超声热成像检测时选用适宜的耦合剂提供了一种试验途径。同时,一定程度的粗糙度可以起到类似耦合剂的作用,增强超声的能量传递,促进试件的振动。

摘要： 本文研究了中心固支,四边自由的六层非对称正交双稳态复合材料层合板(0/0/0/90/90/90)的动态跳跃现象,并展示了双稳态复合材料层合板在动态跳跃前后和过程中的非线性振动。考虑冯卡门大变形,利用Reddy三阶剪切变形理论和哈密顿原理,建立了动力学与控制方程。利用动力学与控制方程,得到了李雅普诺夫指数图、庞加莱截面图和时间历程图,分析了双稳态复合材料层合板的周期振动、概周期振动、混沌振动和动态跳跃现象。

摘要： 由于在科里奥利力的作用下,谐振式陀螺的输出信号呈现调幅调频特性,为探究陀螺特性增加了难度。该文基于谐振式陀螺的动态特性方程,在考虑硬弹簧非线性情况下,利用Multisim搭建谐振式陀螺等效电路来模拟其工作状态,直观展示了输入不同角速度时谐振式陀螺的输出信号波形,进而可用来分析陀螺的动态特性。文章最后还使用该方法举例分析了陀螺尺寸参数对其动态特性的影响。谐振式陀螺电路模拟方法可用于传感器相关课程课堂教学,用于分析陀螺特性,也可用于实验教学演示,有助于提高学生的科研实践能力。

摘要： 在机械系统中,由于机械构件之间广泛存在间隙,运动过程中会发生非线性弹性碰撞现象。以含间隙二自由度碰撞振动系统为研究对象,建立数学模型,在Matlab软件中进行数值仿真分析。在此基础上,在Multisim软件中应用函数发生器、电阻、电容、运算放大器和示波器等模拟电子元件,建立等效的电路模型进行仿真分析。结果表明:等效电路仿真与数值仿真分析结果相同,不同的是等效电路仿真不仅运算速度更加快速高效,而且还可以实现动态化的参数调整和不同模态下的转换分析。等效电路仿真为非线性振动系统的动力学研究提供了一种参考方法。

摘要： 空间板架结构是船体结构的重要组成部分,决定了船体结构的动力学特性。船体结构在航行过程中会经历设备非线性激振力和多设备激励的非线性时滞效应。为了验证船载设备能够引起空间板架结构的非线性振动,该文针对某型舰船柴油发电机组所在舱室进行振动测试实验,获取了不同空间板架结构位置的振动加速度时程信号,运用相空间重构技术建立了实测振动信号的状态空间,选取实测振动信号的关联维作为特征量计算差别显著度,通过代替数据法对实测振动信号进行非线性特性诊断和分析。结果显示,相空间维度增加至5维以上时,设备机脚、浮筏、基座面板、双层底内底、舱壁和舷侧均表现出了非线性振动特性。

摘要： 在旋转机械中转子因高速运转、承受变周期及交变载荷的影响,容易导致其裂纹的萌生与扩展等问题。本文考虑具有裂纹的水平支撑非线性转子系统模型及动力学方程,推导了裂纹转子的能量表达式,引入能量空间概念,提出了振动能量空间分析方法,研究了不同临界转速区域能量空间的转子振动特性;基于提出的能量轨道概念,在能量FFT和轨道畸变中比较不同裂纹参数和非线性参数对系统振动特性的影响;相关实验验证了裂纹转子的能量FFT和能量轨道。研究结果表明:裂纹转子的能量FFT和轨道畸变能够诊断转子的裂纹故障,为分析裂纹转子系统振动响应和故障诊断提供了一种方法。

摘要： 针对比例-微分控制(proportional-derivative,PD)控制下轴向电磁轴承-转子系统,运用多尺度法详细研究了控制器比例增益、微分增益以及扰动力对系统软硬弹簧特性的影响,并根据骨架线方程推导出判别软硬弹簧特性的条件;使用四阶Runge-Kutta法探究转子非线性振动及分岔。研究结果表明:扰动力对软硬弹簧特性没有影响;无量纲比例增益K_(p)增大时系统会在软弹簧与硬弹簧特性之间切换,K_(p)>2时表现为软弹簧特性;微分增益较大时幅频特性曲线发生分裂,稳态解不再具有多值现象;随着扰动频率的增加,发生二次Hopf分岔,转子振动由周期-1变为拟周期振动,拟周期情况下振动形式为拍振,在基频f_(0)附近存在相近的频率f_(0)±f_(b)。

摘要： 冲压发动机内部的激波串往往存在振荡特征,研究振荡激波作用下受热壁板的主共振特性对结构安全性具有重要指导作用。基于Von-Karman大变形理论和当地活塞流理论,采用Galerkin方法建立了振荡激波作用下壁板振动的动力学模型,通过龙格-库塔法对非线性动力学方程进行数值计算获得系统非线性振动响应,发现受热壁板在振荡激波作用下存在振动突跳和双稳态现象等典型的非线性动力学行为,并分析了振荡激波强度、激波振荡幅值、温度、激波振荡的中心位置、来流马赫数对系统振动突跳和双稳态特性的影响。结果表明:随着振荡激波强度、激波振荡幅值和来流马赫数增大,系统共振峰值不断单调增大,而双稳态区间由不存在先变宽、再变窄直至消失,然后再急剧变宽;温度增大会对系统产生“刚度弱化效应”;将激波振荡的中心位置向壁板两端移动可有效地降低系统共振峰值并抑制振动突跳和双稳态现象。

摘要： 基于欧拉-伯努利梁理论,利用Lagrange法建立了楔形和锥形截面梁在外激作用下的非线性微分方程。提出了一种基于Bessel函数和Meijer-G函数线性组合的无需迭代及近似截断的振型函数,且该振型函数不依赖于楔形和锥形变截面梁的弯曲振动的运动方程是否为标准的Bessel形式,该方法能快速求解线性基频和模态函数。随后将该方法得到的模态函数代入变截面悬臂梁非线性振动的控制方程中,得到了常微分方程的弯曲非线性系数及惯性非线性系数,最后利用多尺度法研究主共振下的幅频响应。结果表明,该方法得到的线性基频及非线性幅频响应曲线与已有文献结果高度吻合,充分验证了用该方法求解的振型函数具有很高的精确性,该方法可为楔形或锥形变截面悬臂梁模态函数解析解提供新思路。

摘要： 本文对碳纤维增强复合材料板结构进行建模,结合经典板理论和von Kármán大变形理论,根据虚功原理,确定板结构包括非线性项在内的系统平衡方程.采用形函数的无网格逼近方法,对系统方程进行离散,得到问题的最终求解方程.之后,对非线性振动方程进行求解,并对非线性振动问题进行具体分析.选定碳纤维增强复合材料板结构的几何尺寸和材料物性参数,首先对无网格方法应用于碳纤维增强复合材料板结构非线性振动问题的可行性进行验证.之后,分别考虑纵横比、板长的改变对板结构非线性振动特性的影响,结果显示,纵横比有一定的影响,而板长的改变对板结构非线性振动特性的影响不大.

摘要： 针对振动主动控制过程中,被控对象处于复杂的非线性振动甚至是混沌振动状态而难以实现有效控制的问题,本文对双稳态势阱条件下的悬臂梁非线性振动主动控制方法进行了研究.建立了压电悬臂梁在磁场环境中的数学模型,分析了系统的全局动力学特性,获得了系统在周期运动、混沌运动时的不同参数区域图.在该系统中引入PID控制器并建立了受控系统的数学模型,分析了受控系统在范德波尔平面上的收敛特性,采用粒子群算法对PID控制器的参数进行了优化.结果表明,粒子群PID控制器能够对具有双势阱特征的混沌振动系统进行有效控制.

摘要： 箱体振动性能是评价滚筒洗衣机的一个重要指标.为了保证在研发阶段更好地评估和预测洗衣机整机动态性能,需要对洗衣机进行振动测试:箱体振动试验和模态试验.实际实验中,发现箱体振动试验和模态试验的共振频率不一致.通过设计试验,指出了箱体非线性振动对滚筒洗衣机动态特性的影响.因此,在产品开发中需要考虑非线性振动,确保评估准确性.

摘要： 半主动/主动悬架系统是解决车辆行驶平顺性和操纵稳定性矛盾的可行方案,但大多的控制策略需要整车振动状态已知,单纯依赖传感器难以完全获得,已经成为制约悬架控制系统性能与推广应用的关键问题.近几年,相关振动状态观测算法的研究工作大多局限于单轮悬架模型系统,针对整车悬架系统的研究刚刚起步,大多还停留在悬架系统线性假设的阶段,从整车角度对各种非线性问题的研究还亟待进行,是整车振动状态观测算法能够实际应用所面临的关键问题.基于微分几何理论，针对整车非线性振动系统，构造恰当的输出函数和可观指数，通过李导数和李代数运算，推导坐标变换函数式，实现了整车非线性振动模型变换为线性空间坐标系下的整车线性振动模型，并推导证明了线性化系统在不同测量变量选取情况下的可观测性和观测器线性化问题的可解性，进而，针对线性空间下的整车线性振动模型，设计状态观测算法，并经坐标逆变换，推导得到了原坐标系下的非线性状态观测算法。基于Dspace搭建了整车试验平台进行了随机路面道路试验，通过实车试验，进一步验证了所提出的整车高维非线性振动状态观测算法的有效性，观测算法能够准确观测得到车身的质心垂向速度、俯仰角速度、侧倾角速度、车轮垂向速度等关键振动状态信息，为半主动/主动悬架控制算法的实施提供了可靠的状态信息。

摘要： 透平机械在运行中其叶片叶冠会发生摩擦现象,其接触面正压力常常不是恒定值.为了分析叶冠接触面摩擦行为的非线性特性,本文建立单自由度的二维变正压力摩擦动力学模型,并详细给出了整个求解过程.牛顿法是求解非线性方程组的常用迭代算法,迭代中过程的切向刚度矩阵是求解的难点.变正压力下具有强非线性,可根据滑移或黏滞的初始状态进行迭代求解.分析了多个数值算例,具体讨论了接触间隙、接触分离以及相位差对幅值和迟滞回线的影响,分析了摩擦力和变正压力的耦合影响,获得了二维运动状态下切向和法向位移的频响曲线.分析结果可应用到实际叶片的振动分析中,为研究透平机械阻尼叶片的振动非线性提供借鉴.

摘要： 本文以航空发动机叶片的非线性振动问题为研究背景,将航空发动机叶片简化为固定在刚性轮毂上的变截面悬臂板模型.根据von Karman大变形理论以及Reddy高阶剪切变形理论,综合考虑变截面、变转速、气动力等因素,根据Hamilton原理建立旋转叶片的非线性偏微分运动方程,之后采用Galerkin方法对偏微分方程进行二阶截断得到常微分控制方程.通过频率分析推断出系统存在1:3内共振情况,在考虑系统的1:3内共振-1/2亚谐共振的情况下,利用多尺度法进行摄动分析得到极坐标下的四维平均方程后,通过数值模拟得到系统的幅-频响应曲线,考察了1:3内共振下气动力、速度扰动幅值以及非线性项对系统幅频响应和力幅响应曲线的影响.结果表明,气动力、速度扰动幅值使系统呈现硬弹簧特性,且存在多值和跳跃现象,非线性项对系统的影响较为特殊,系统的软硬弹簧特性会随着取值的正负而改变.

摘要： 采用集中质量法,建立了基于制振合金的齿轮-转子-轴承系统的四自由度的弯扭耦合的非线性振动模型,模型考虑了高重合度齿轮副间的时变啮合刚度、齿侧间隙、支撑间隙以及综合传递误差等非线性因素;推导出系统的振动微分方程,采用数值积分方法研究高重合度多间隙弯扭耦合齿轮传动系统的运动随转速、齿侧间隙、支撑间隙以及阻尼等参数的分岔特性,同时结合庞加莱截面图,全面系统的分析了各参数对系统分岔特性的影响.结果发现,在一定的齿侧间隙和啮合阻尼下,随着转速的逐渐增加,系统进入混沌的途径包括激变和拟周期分岔,且随着阻尼系数的增加,系统的分岔和混沌运动被抑制,表现为其混沌区域宽度逐渐降低;在一定的转速和啮合阻尼下,而随着齿侧间隙的逐渐增加,系统会从通过激变进入混沌的途径转变成由倍周期分岔途径进入混沌,且系统在不同的啮合阻尼下最终锁相为混沌、周期四、周期二和周期一运动;在满足一定的转速和啮合阻尼条件下,随着齿侧间隙的增加,系统可通过倍周期分岔进入并锁定为Naimark-sacker分岔.另外在满足一定的条件下,随着支撑间隙的增加,系统运动进入狭窄的周期五窗口后锁相为周期一运动,且可以发现支撑间隙对系统的运动的影响较弱.

摘要： 以压电陶瓷-金属-压电陶瓷对称层合结构为研究对象,基于Hamilton原理、Rayleigh-Ritz法和VonKarman大挠度理论得到的压电矩形薄板的非线性振动控制方程.利用谐波平衡法(HBM)进行一阶近似响应分析,得到相应的幅频方程,结果表明系统呈现硬非线性,存在多解、跳跃等现象.进一步分析了温度、阻尼、板厚、激励电荷以及模态参数变化对主共振时响应的影响规律.随着温度的升高,系统的共振幅值增大,多解共存的区域逐渐向“右”偏移,其对应的频率逐渐减小.最后通过Runge-Kutta方法进行数值仿真,数值模拟与理论结果吻合较好,验证了理论方法的正确性.

摘要： 本文采用半解析法分析两端简支层合薄壁圆柱壳的非线性振动.依据Donnell非线性薄壳理论,考虑几何非线性,选择正交多项式作为振型函数,利用Galerkin方法将时间和空间变量进行分离,同时,利用Lagrange方程推导出系统的动力学方程;通过数值方法获得了系统参数变化导致复杂非线性振动响应变化的规律.本文首先中间层所占厚度比作为参考变量,研究合适的厚度比以中间层的几何非线性替代全部层的几何非线性.接着选取长径比,厚径比,和铺设角作为研究对象,探究上述变量对系统幅频曲线非线性特征的影响.

摘要： 本文针对现有超声成像技术的不足,提出了一种基于非线性振动的波谱彩超成像技术,这种技术利用了传统超声中所舍弃的非线性信息,使用小波变换得到其中所包含的超声信号频谱特征,再对频谱特征进行主成分分析,根据不同生物组织频谱主成分特征的不同,来标记上不同的特征颜色,从而实现利用特征颜色来区分各种生物组织.与传统超声成像不同,这种基于频谱特征来赋色的成像方法不会受超声探头位置和方向的影响,医生只需要对比特征颜色,就可以从任何一个方向上检测出生物组织的成分信息.这种方法将极大的简化超声图像的识别,也为未来的智能诊断技术提供有力的支撑.

摘要： 一种具有能够同时地在多个模式中振动的端部的超声手术工具系统(3)。所述系统包括能够向所述端部供应包括多个分量的驱动信号的控制台(24)。每个分量具有部分基于通过所述端部的机械部件的等效电流的频率特性。频率分量是彼此不同的。基于驱动信号的所述应用，所述端部经历非线性振动。

摘要： 本发明公开了一种振动放大器及模拟叶片高阶非线性振动疲劳的试验方法，放大器包括基座、固定壳体、上垫块、下垫块、第一固定螺钉、第二固定螺钉、放大臂及夹持块；上垫块与下垫块位于固定壳体内，放大臂的一端依次穿过固定壳体的一侧面、上垫块与下垫块之间、以及固定壳体的另一侧面伸出到固定壳体外，夹持块位于放大臂另一端的上表面上，第一固定螺钉穿过夹持块及放大臂将夹持块与放大臂相连接，第二固定螺钉穿过固定壳体的顶部伸入到固定壳体内与上垫块的上表面相接触使上垫块、下垫块及放大臂固定连接。该放大器及方法能够基于共振频率及振幅的疲劳试验过程控制实现对叶片疲劳强度的检测。

摘要： 本发明公开了一种用于机械非线性振动分析的非线性动力学方程求解方法及系统，包括以下步骤：根据待分析的机械非线性振动系统，构建获得系统时域上非线性有限元动力学方程；通过多谐波平衡法，获得频域上非线性有限元动力学方程；利用自动微分方法求解频域上非线性有限元动力学方程的雅可比矩阵；采用弧长法求解频域上非线性有限元动力学方程，获得频域上非线性有限元动力学方程的解；根据频域上非线性有限元动力学方程的解，通过广义傅里叶逆变换，获得时域上非线性有限元动力学方程的解，进而获得频响曲线，进行机械非线性振动分析。

摘要： 一种具有能够同时地在多个模式中振动的端部的超声手术工具系统(3)。所述系统包括能够向所述端部供应包括多个分量的驱动信号的控制台(24)。每个分量具有部分基于通过所述端部的机械部件的等效电流的频率特性。频率分量是彼此不同的。基于驱动信号的所述应用，所述端部经历非线性振动。

摘要： 本发明提供一种基于流致振动能量收集的非线性振动系统，包括振动实验装置和与振动实验系统连接的Vck系统；所述Vck系统包括伺服电机，伺服电机放大器、主控制板和流速传感器；伺服电机将转轴的转速和转矩转化为电压信号并传递给主控制板，通过主控制板调节系统的额外阻尼，主控制板将此信号传输给伺服放大器，经伺服放大器放大后反馈给伺服电机，从而调节系统阻尼；所述流速传感器与主控制板连接并将流速信息传递给主控制板，本发明使用方便，成本适中，为模块化设计，调试后可以多模块同时进行实验，达到较为精确良好的实验效果；本发明是对原线性弹簧刚度振子系统的改进，克服了原系统不能完全模拟系统的粘性阻尼等缺点，使得实验更贴近实际情况。

摘要： 一种具有能够同时地在多个模式中振动的端部的超声手术工具系统(3)。所述系统包括能够向所述端部供应包括多个分量的驱动信号的控制台(24)。每个分量具有部分基于通过所述端部的机械部件的等效电流的频率特性。频率分量是彼此不同的。基于驱动信号的所述应用，所述端部经历非线性振动。

摘要： 本发明公开了一种振动放大器及模拟叶片高阶非线性振动疲劳的试验方法，放大器包括基座、固定壳体、上垫块、下垫块、第一固定螺钉、第二固定螺钉、放大臂及夹持块；上垫块与下垫块位于固定壳体内，放大臂的一端依次穿过固定壳体的一侧面、上垫块与下垫块之间、以及固定壳体的另一侧面伸出到固定壳体外，夹持块位于放大臂另一端的上表面上，第一固定螺钉穿过夹持块及放大臂将夹持块与放大臂相连接，第二固定螺钉穿过固定壳体的顶部伸入到固定壳体内与上垫块的上表面相接触使上垫块、下垫块及放大臂固定连接。该放大器及方法能够基于共振频率及振幅的疲劳试验过程控制实现对叶片疲劳强度的检测。

摘要： 本发明公开了一种非线性振动弛张筛振幅在线无级调节装置及使用方法，涉及筛分机械技术领域。该非线性振动弛张筛振幅在线无级调节装置及使用方法，包括装置本体，所述装置本体上设置有电机，所述电机的输出端通过传动机构传动连接有激振器，所述激振器的输出端设置有浮动筛框槽钢，所述装置本体上设置有四个调节装置。该非线性振动弛张筛振幅在线无级调节装置及使用方法，可有效的解决剪切弹簧被撕裂，气温低时振幅变小，激振力变小，筛分效率减低，生产成本上升的问题，在非线性振动弛张筛剪切弹簧总阻尼系统中增加一组可在线无级调节阻尼器的装置，利用阻尼力的大小变化来调节弛张筛的相对振幅。

摘要： 本发明提供一种用于可变形机翼的增强波纹板的非线性振动求解方法及系统，其中的方法包括基于哈尔平‑蔡模型和混合律，获取待处理增强波纹板的等效的材料参数；将待处理增强波纹板等效为基于均质化的正交各向异性板，并基于等效力法、等效能量法和冯卡门非线性项获取等效增强波纹板的本构方程；基于本构方程和哈密顿原理变分建立等效增强波纹板的非线性运动方程；将非线性运动方程转化为耦合常微分方程组；采用谐波平衡法对耦合常微分方程组进行求解，取待处理增强波纹板的非线性幅频响应曲线。利用上述发明能够有效解决增强波纹板发生非线性大幅振动时求解困难的问题，具有建模简单、计算精度高、普适性强、较好的收敛性和稳定性等特点。

摘要： 本申请公开了一种GIS设备非线性振动行为分析方法及系统，包括：采用现场背景噪声作为基准噪声，通过低通滤波和高斯阈值滤波的两步滤波算法对非线性振动信号进行处理；联合时域、频域、时频域、相轨迹、模态振型、庞加莱映射截面六个角度对非线性振动信号的波形进行多类型图谱表征；从多类型图谱中对非线性振动信号进行多维参量的特征提取；根据提取的特征进行非线性振动信号的可视化定量分析。该方法可以解决环境干扰问题，实现全方位的图谱表征，直观的表现设备的非线性振动图谱规律特性，并且实现GIS设备异响非线性振动的可视化定量表征，有助于运维人员直观、准确地掌握GIS设备的机械振动状态，切实保障GIS设备安全可靠运行。