離心環(huán)境中結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與變形耦合的動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、運(yùn)動(dòng)與變形耦合理論主要研究柔性體在大范圍運(yùn)動(dòng)下剛體運(yùn)動(dòng)與柔性體變形的相互耦合作用，以及這種耦合作用所導(dǎo)致的柔性體動(dòng)力特性的改變和對(duì)動(dòng)力響應(yīng)的影響。在大范圍變轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)下柔性體會(huì)進(jìn)一步承受由于運(yùn)動(dòng)與變形耦合帶來的附加慣性力，包括科氏力、離心力和切向慣性力。本文集中關(guān)注離心環(huán)境中雙自由度振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力特性和動(dòng)力響應(yīng)以及廣義彈性體在變轉(zhuǎn)速離心環(huán)境中的動(dòng)力響應(yīng)。論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　 ①考察了無質(zhì)量柔性桿一端固定在旋轉(zhuǎn)剛

2、體上，在其自由端連接一個(gè)質(zhì)量點(diǎn)的動(dòng)力特性和動(dòng)力響應(yīng)，柔性桿保持在小變形的范圍內(nèi)，質(zhì)量點(diǎn)僅限于在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。在給定可變角速度的旋轉(zhuǎn)中，建立了質(zhì)量點(diǎn)的隨時(shí)間改變的動(dòng)力學(xué)方程組，在該方程組中剛?cè)狁詈蠙C(jī)理和質(zhì)量點(diǎn)受到的附加慣性力能被清晰的闡述。對(duì)于恒定角速度旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)質(zhì)量點(diǎn)的兩階動(dòng)頻隨變化的定角速度從線性系統(tǒng)的固有頻率出發(fā)第一階動(dòng)頻下降第二階動(dòng)頻上升。當(dāng)給定桿的位移彈性極限，系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速可能由位移與角速度的關(guān)系來確定，質(zhì)量點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為花

3、瓣式的形狀。對(duì)于變角速度旋轉(zhuǎn)，考察了兩種離心環(huán)境，一種是勻加速再恒速，一種是變加速再恒速，兩種離心環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)軌跡截然不同，對(duì)于前者，質(zhì)量點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡在角速度勻加速階段振動(dòng)強(qiáng)烈并在接下來的恒定角速度階段振幅較大，而對(duì)于后者，質(zhì)量點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡在角速度變加速階段平滑并在接下來的恒定角速度階段振動(dòng)較小，這是由于質(zhì)量點(diǎn)受到的力造成的，所以重點(diǎn)考察了質(zhì)量點(diǎn)受到的力的時(shí)間歷程。為了研究結(jié)構(gòu)阻尼對(duì)質(zhì)量點(diǎn)的動(dòng)力特性和動(dòng)力響應(yīng)的影響，考察了質(zhì)量彈簧阻尼系

4、統(tǒng)在離心環(huán)境中的動(dòng)力特性和動(dòng)力響應(yīng)。
　　 ②建立了定軸變轉(zhuǎn)速離心環(huán)境中的廣義彈性體的動(dòng)力學(xué)方程。采用固定坐標(biāo)系描述剛體運(yùn)動(dòng)，采用固結(jié)在彈性體上的浮動(dòng)坐標(biāo)系描述廣義彈性體的平動(dòng)變形和旋轉(zhuǎn)變形。得到固定坐標(biāo)系下任意一點(diǎn)的加速度，基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)分析方法，在浮動(dòng)坐標(biāo)系下建立彈性體的動(dòng)量和動(dòng)量矩守恒方程，聯(lián)立得到變轉(zhuǎn)速離心環(huán)境中的廣義彈性體的動(dòng)力學(xué)方程，給出浮動(dòng)坐標(biāo)系下含力偶的邊界條件，利用虛功原理建立變轉(zhuǎn)速離心環(huán)境中廣義彈性體的有限