结合动力减振器与干摩擦减振器的工作原理,以研究减振为主要目的,设计了一种新型的阻尼环.以某航空发动机转子实验台为研究对象,基于集中参数法建立了带阻尼环的转子-齿轮传动系统的弯扭耦合动力学模型.采用Runge-Kutta法数值求解系统的振动方程,并分析其在工作频率范围内的动力学响应.在此基础上,进一步分析阻尼环的安装刚度、安装阻尼、摩擦力等参数对系统振动响应的影响规律.计算结果表明：与传统阻尼环相比,新型阻尼环对转子-齿轮传动系统在高频范围内的弯扭耦合振动影响较明显;在一定的范围内增大阻尼环的结构参数,将对系统在高频范围内起到明显的减振效果,包括：转子的弯曲振动和齿轮的扭转振动;阻尼环的结构优化设计对转子-齿轮传动系统的减振效果起到重要的作用.

为使斜撑式超越离合器二轴总成具有良好的动态性能,采用集中参数法建立了四自由度横-扭耦合动力学模型,并运用龙格-库塔法对此非线性系统进行了数值求解,分别研究了斜撑式超越离合器扭转刚度和扭转阻尼对齿轮动态传递误差和动载荷的影响,以及齿轮重合度对斜撑式超越离合器动态溜滑角、最大冲击力及稳态接触力的影响。研究结果表明①系统在较低的激励频率范围内,齿轮动态传递误差和动载荷随离合器扭转刚度增大而减小,而在较高的激励频率范围内变化相反;②齿轮动态传递误差和动载荷随斜撑式超越离合器扭转阻尼增大而减小;③斜撑式超越离合器动态溜滑角、最大冲击力、稳态接触力随齿轮重合度增大而增大。

针对小型甘蔗收获机切割器振动导致破头率高的问题,通过设计不平衡质量块构建切割器的激振源,模拟切割器的动不平衡,实现了刀盘的可控振动,并通过力学计算、仿真验证了试验的可行性。通过仿真及物理试验平台砍蔗试验,探究了刀盘振动对切割力,以及切割力对宿根切割质量的影响关系及作用机理。仿真表明,当切割力最大时,轴向切割力约占总切割力的92.6%;试验表明,振动对切割力影响显著,在1.02~1.20 mm振幅范围内切割力呈线性上升趋势;轴向切割力与宿根切割质量的相关系数为0.91~0.95,刀盘振动对甘蔗宿根切割质量的影响主要是通过轴向切割力的作用来实现的。

针对机械设备的状态监测和故障诊断面临的先验样本数据少、样本空间不完备的“小数据”困境,提出了基于测地流核函数的域自适应故障诊断方法。以有限的先验样本数据作为源域,以实际监测数据作为目标域,分别提取设备状态特征并将特征分布子空间嵌入格拉斯曼流形,基于测地流核函数对源域和目标域在特征分布结构上的相似性进行度量,从而实现域自适应基础上的故障诊断。基于轴承振动数据的试验验证表明,基于测地流核函数的域自适应故障诊断能够有效抑制工况变化、采样母体差异的影响,提高故障诊断正确率。

为研究温度力作用下无缝线路钢轨的振动及传递特性,基于有限元方法,建立钢轨实体模型,分别对钢轨施加垂向和横向0~2000Hz简谐荷载,从频域角度分析不同温度力下钢轨的垂向和横向振动及传递特性。研究结果表明,随着钢轨温度的升高,钢轨垂向共振和pinned-pinned共振频率及振幅均有所减小;小于钢轨共振频率(300Hz)的范围内,钢轨垂向振动衰减最快,钢轨振动频率越高,沿线路方向传递越远;不论温升还是温降都会减缓钢轨垂向共振的衰减;随着钢轨温度的升高,钢轨横向共振频率有所减小,振幅有所增大;与垂向振动传递相比,温度力作用对钢轨横向振动传递影响较小,仅对横向弯曲共振频率(135Hz)以下频段的振动传递影响较大。

利用有限元法求出了微线段齿轮的时变啮合刚度,考虑微线段齿轮齿廓的特殊性,建立了单自由度微线段齿轮传动系统的动力学模型,模型中考虑了综合误差、时变啮合刚度以及齿侧间隙.通过数值仿真分析了比对两种齿轮系统在不同转速、载荷下的动力学响应,并指出了系统的亚谐共振及其幅值跳跃特性.对比分析了两种齿轮的分叉特性,结果表明,微线段齿轮相比普通渐开线齿轮具有更好的稳定性,其系统的混沌转速区间小,在中高速重载时其系统振动幅值小,传动更加平稳.

为了研究K6型和K8型铝合金板式节点单层球面网壳的自振特性,采用有限元软件ANSYS进行了大规模有限元分析,分析中考虑了矢跨比、跨度、屋面荷载、跨厚比、网格密度、约束条件等参数的影响。基于有限元分析结果,拟合得到了不考虑节点刚度影响时单层球面网壳的基本自振频率估算公式。考虑板式节点刚度的影响,引入基频放大系数,进一步提出了考虑板式节点刚度影响的网壳基频估算公式。将所提出的估算公式的计算值与某铝合金板式节点网壳的实测基频进行了比较,结果吻合良好,证明了公式的有效性。

航天器微振动具有幅值低、频带宽的特点,传统的被动隔振器难以对其有效隔离,两端固支屈曲梁准零刚度隔振器具有高静刚度低动刚度特性,且避免了铰接引入的间隙和摩擦,可适用于微振动隔振;对该隔振系统的动力学特性和隔振特性进行了分析;推导了屈曲梁正负刚度并联系统的零刚度条件,利用谐波平衡法得到系统阻尼、扰动幅值对系统隔振性能的影响;通过SIMULINK仿真对隔振系统的性能进行了验证。结果表明,该隔振系统低频隔振性能优于线性系统,可有效隔离微振动。

针对行星齿轮箱模态试验下多自由度、低频、密频的模态参数识别问题,提出一种将经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)与能量算子(Energy Operator,EO)相结合的模态参数识别方法。为了定阶模态和满足能量算子对单分量的要求,采用EMD方法将振动信号分解成多个固有模式函数(Intrmsic Mode Fimction,IMF)。对各个IMF利用高阶能量算子估算频率,计算各IMF与原信号的相关性并根据频率判断阶次及去除虚假分量。由于阻尼比本质就是反映能量衰减,而能量算子能够追踪系统能量,结合二者提出半周期能量算子法估算模态阻尼比。分析了仿真信号和模态试验信号,并与传统方法进行对比分析,实验结果表明,该方法能有效提取行星齿轮箱各阶次的模态参数,验证了方法的有效性与可行性。

针对非线性Lamb波在材料特性检测中对噪声的敏感性,提出基于Duffing-Holmes系统的材料非线性检测方法。该方法确定Duffing-Holmes系统临界策动力调整Duffing-Holmes系统进入临界状态,并将待测信号经延拓滤波再等比放缩后作为系统扰动输入,建立信号放缩系数与动力学特征指数——Lyapunov指数——之间的线性模型。通过参考信号的Lyapunov指数与线性模型联立求解,实现在噪声干扰下对材料非线性系数的准确检测。经试验证明,该方法有效提高了材料非线性指数的抗噪能力与非线性Lamb的检测范围。