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偏磨状态盘式制动器摩擦振动非线性动力学分析
| 论文题名： | 偏磨状态盘式制动器摩擦振动非线性动力学分析 |
| 关键词： | 盘式制动器;摩擦振动;非线性动力学;分岔理论;庞加莱映射 |
| 摘要： | 车辆制动系统作为一种典型的非线性摩擦振动系统，制动时会产生刺耳的噪声，严重影响整车的NVH性能及驾驶员和乘客的用车体验，还会增加环境噪声污染，成为制约汽车行业发展的重要因素。因此，从非线性理论分析出发，探究摩擦系统的稳定性，分析其动力学行为演变历程，对于制动噪声机理的揭示及相关抑制措施的提出有着重要的研究意义，论文主要研究内容如下： 首先，针对制动过程中的偏磨特点，构建随速度变化的接触压力模型，根据李雅普诺夫第一稳定性理论，对单自由度非线性摩擦系统的动力学方程进行理论分析。研究了系统在平衡点附近的稳定性，得到系统稳定的参数区间及临界Hopf分岔点满足的参数关系，通过数值计算结果验证了理论分析的正确性。采用数值计算方法，重点分析了阻尼及接触力模型参数变化下，摩擦振动系统的动力学响应。非线性摩擦振动系统的李雅普诺夫指数图及全局分岔图表明，参数变化时非线性摩擦振动系统会经历混沌-周期之间的演变。 其次，考虑制动偏磨过程中的位置影响因素，构建位置依赖的接触压力模型，采用多尺度法，对位置依赖的非线性摩擦振动系统的动力学方程进行理论求解，并用数值计算验证了多尺度法计算结果的正确性。基于数值计算方法，分析了阻尼及接触力模型参数变化时，位置依赖的摩擦振动系统的稳定性及极限环幅值的变化规律。在非线性因素作用下，通过绘制庞加莱映射、相图和频谱图，研究了该非线性摩擦振动系统的动力学演变历程。利用Melnikov方法对非线性摩擦振动系统的混沌参数进行识别，通过分析非线性系统的分岔图及最大李雅普诺夫图表明，Melnikov方法所得的参数区间是混沌产生的必要条件。 最后，综合偏磨状态非线性接触压力模型的数值分析与理论分析的结论，指出非线性摩擦系统的稳定性受多个参数影响，增加阻尼对摩擦系统的振动有抑制作用。偏磨的存在增加了系统不稳定的倾向，偏磨程度越大系统越不稳定。非线性摩擦振动系统是参数敏感的，参数的变化会使得摩擦振动系统经历复杂的动力学行为演变。 |
| 作者： | 朱强 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 吕红明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 盐城工学院 |
| 学位年度： | 2022 |
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