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《西安理工大学》 2008年
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接触系统的非线性振动特性研究

刘耀  
【摘要】: 本文利用实验法和有限元法相结合对接触系统的非线性振动特性进行研究。以接触理论和有限元数值法为理论指导,在ANSYS中建立了接触问题的数值模型,并通过实验验证了模型的可靠性;在不同接触边界长度、不同激励载荷作用下,利用ANSYS对数值模型进行了动态响应求解;在Matlab中,分别对实验和数值仿真获得的振动信号在时域、频域、时-频域以及相空间进行处理,并把处理结果用不同的图形表示出来,如频谱图、时频分布、边际谱、相轨迹曲线等。 在时域,对振动信号进行截取、预滤波、去除零均值和微分变换处理,以获得所需的信号,并去掉噪声成分:在频域,对信号进行了傅立叶变换,获得信号的频谱分布,根据频谱来分析和总结系统共振频率的变化规律;在时-频域,利用短时傅立叶变换和Hilbert-Huang变换对信号进行时频分析,获得信号的时频分布和边际谱,判断接触系统在接触与分离过程中其共振频率是否时变;在相空间,根据相空间法做出不同简谐激励下的相轨迹曲线,根据相轨迹曲线判断系统的运动状态。 根据文中的分析结果,得出如下非线性振动特性:接触系统的共振频率随着接触面积的增加而增大,即系统的接触刚度增大;在外激励作用下,接触系统中存在明显的倍频共振现象;当外激励频率小于系统第一阶自振频率时,系统也可能发生共振;在简谐激励下,接触系统的运动主要为拟周期运动,且随着激励频率的变化而变化。
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