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船用旋转机械-气囊隔振系统的非线性动力学特性研究
| 论文题名： | 船用旋转机械-气囊隔振系统的非线性动力学特性研究 |
| 关键词： | 船舶旋转机械;气囊隔振系统;非线性振动;动力学特性 |
| 摘要： | 气囊隔振器具有承载能力大、固有频率低、驻波频率高、高频隔振性能好等特点，被广泛应用于舰船等大型旋转机械设备的振动控制当中。研究表明，充气压力对气囊的刚度起到决定性的作用，随着充气压力的增大，气囊刚度也在逐渐增大，并且呈现出一定的非线性特性。本文对船用旋转机械一气囊隔振系统的动力学特性进行了深入的研究。首先将气囊隔振器嵌入到船用旋转机械系统当中，考虑到气囊刚度所具有的非线性特性，引入了具有线性阻尼的三次弱非线性的弹性力来模化气囊的弹力，基于拉格朗日方程建立了船用旋转机械．气囊隔振系统的动力学模型，推导了系统的运动微分方程。采用多尺度法分析并探讨了系统在非共振、主共振、超谐波共振、亚谐波共振以及组合共振情况下的非线性动力学特性。主要工作归结如下： （1）分析了系统在非共振情况下的动力学行为，消除久期项，得到了系统在垂直方向与旋转方向上的一次近似解。介绍了求解系统动力学微分方程的数值方法，井对动力学方程进行无量纲化处理。选取合适的参数，采用数值方法介绍了系统在非共振情况下的动力学特性。将所得到的近似解和数值解进行比较，验证了多尺度方法的正确性。 (2)研究了系统在主共振情况下的动力学特性，即派生系统的固有频率接近系统外激励频率时系统的动力学特性。对多白由度系统的主共振情况进行了简要的介绍，通过消除久期项的条件，得到系统在主共振情况下稳态响应的频率与幅值的关系，并求解特征方程判断系统在主共振情况下定常解的稳定性。 (3)分析了当派生系统的固有频率接近外激励频率的二倍和二分之一倍时系统的动力学特性。首先讨论系统的=次超谐共振，通过消除久期项的条件，得到系统稳态响应的幅频响应方程，判断系统在二次超谐共振情况下定常解的稳定性：接着讨论当派生系统的固有频率接近外激励频率的二分之一时的亚谐波共振，通过消除久期项的条件，分析了系统在二分之一次亚谐波共振下的动力学特性。 (4)讨论了系统在参澈组合共振下的动力学特性，即派生系统的两个固有频率的和接近外激励频率时的加法型参激组合共振，以及当派生系统的两个固有频率的差接近外馓励频率时的减法型参激组合共振。与前面类似，采用相同的方法得到系统稳态响应的幅频关系，并判断定常解的稳定性。 |
| 作者： | 杨杰 |
| 专业： | 应用数学 |
| 导师： | 李明;张仲华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安科技大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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