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1、振动力学课外读书报告13021115 唐子 本文综述了五篇振动相关的文献的主要内容， 和自己的一些想法。 内容主要 包括振动的主动控制、 汽车对桥梁的冲击、 空气弹簧和两篇关于非线性振动的文 章。下面是具体内容：一、振动主动控制技术现状及发展北京理工大学李海斌、 毕世华等人讨论了振动主动控制技术的发展现状和遇 到的技术问题。文章主要在建模、控制方法和系统实现等多方面对主动振动控制的现状进行 了分析，并指出了实施振动主动控制急需发展的技术。主动振动控制是指在振动控制过程中， 根据所检测到的结构振动， 应用一定 的控制策略，经过实时计算，从而驱动动作器对结构施加一定的影响（比如力、 力矩），达到抑
2、制或消除结构振动的目的。在建模方面， 一方面需要提高模型的阶数， 以更好的逼近现实模型， 另一方 面，从控制角度角度来说， 模型阶数越高，实现起来就越困难。这是两个矛盾 的要求。目前虽然有很多建模和简化方法， 但都存在缺点， 不能很好反应原结构 特性。控制器的设计方法有独立空间模态空间控制方法、 直接速度反馈法、 前馈控 制、自适应控制和最优控制。 现有的控制方法大都针对空间离散系统， 而没有针 对连续系统的控制方法。 所以文中指出， 研究本质上针对连续分布系统的控制方 法也是结构主动控制的要求。此外，系统实现反面， 考虑如何布置配置传感器和作动器的位置和数目， 可 以在消耗最小的情况下得到最
3、佳的效果。二、汽车对桥梁冲击作用分析石家庄铁道学院卜建清、 娄国充和香港理工大学的罗韶湘研究了汽车对桥梁 的冲击作用。将桥梁等效为等长的欧拉 - 伯努利梁单元，将汽车简化为自由度五参数模型， 建立求解车桥耦合的振动方程， 得到系统的动力响应。 并研究了桥上路面不平顺、 桥梁损伤、汽车参数和汽车速度对冲击系数的影响。文中得出，当路面不平顺性等级相同时， 冲击系数随行车速度的增加而增加。 同样，当行驶速度相同时，冲击系数随着路面不平顺性等级增加而提高。冲击系数对桥梁端部的损伤 （单元弯曲刚度减少百分比） 不敏感， 对中部损 伤很敏感。因此，在桥梁中部出现损伤时应及时予以修补， 否则损伤将很快发展。
4、 同时，损伤越严重， 汽车对桥梁的冲击系数随着汽车速度的提高增加的越快， 因 此，在桥梁损伤时，严格控制汽车行驶速度是有效的。文中指出， 悬挂刚度和悬挂阻尼存在着最优值， 使冲击系数最小化。 冲击系 数随着轮胎刚度的提高而直线提高。 为减少汽车对桥梁的冲击， 不应使汽车轮胎 气压太大。三、空气弹簧的现状及其发展哈尔滨工业大学的张利国、 张嘉钟、 贾力萍等学者讨论了广受关注的空气弹 簧。空气弹簧于 19世纪中叶由 Jone Lewis 发明。空气弹簧是一种非金属弹簧， 具有优良的弹性特性，其主要特点是：1、空气弹簧的工作高度可随时调节；2、空气弹簧具有很强的非线性特性，可根据需要设计理想的特性曲
5、线；3、吸收高低频振动和降噪的性能好；4、空气弹簧的刚度可以通过附加其实容积和有效面积来进行改变；5、空气弹簧隔震系统的自振频率很低，而且基本不变；6、空气弹簧主气室和附加气室间有一节流空或管道，改变其直径和长度可 以达到最优阻尼系数。空气弹簧刚度的影响因素有两个， 容积变化率和有效面积变化率。 空气弹簧 的固有频率非常低， 会随着空气弹簧内部气体绝对压力的变化而变化， 但变化幅 度非常小。但空气弹簧的使用寿命亟待提高。 空气弹簧的使用寿命主要受制于气囊的寿 命。其失效形式包括：气囊脱落、疲劳破坏、外界硬物冲击破坏和局部磨损等。空气弹簧具有良好的力学性能和塑造性。 其性能参数可以通过改变结构参
6、数， 很容易的改变。 在运用于减振隔振中， 可以主动控制构造弹簧的特性曲线， 以达 到最优的减振隔振效果。四、轴向运动梁非线性振动内共振研究中山大学的陈树辉、黄建亮采用多元 L-P 方法分析了轴向运动梁横向非线性 振动的内共振。 内共振是非线性振动特有的， 有别于线型振动的特征之一。 如果 一个系统做非线性振动 ,其能量在不同的模态间相互转化 , 甚至在一个模态上受 激励的系统 , 其能量完全传递到其他的模态上 . 那么就说这个系统发生了内共振。文章首先根据哈密顿原理建立轴向运动量的横向振动微分方程，然后用Galerkin 分离时间和空间变量，再采用多元 L-P 方法进行求解，推导了内共振 条
7、件下频率 - 振幅方程的求根判别式。文中指出内共振与强迫力的振幅有关。 当强迫力的振幅小于临界值时， 系统 在相平面内和相平面外都存在内共振， 振动过程中能量在不断相互转换。 但当强 迫力的振幅大于临界值时，系统就只在相平面内有内共振。文章也指出，多元 L-P 方法是分析轴向运动体系非线性振动内共振的有效方 法。多元 L-P 方法的数值结果，在小振幅时与 IHB 的结果一致。五、汽车多自由度悬架的非线性振动特性 天津大学的卢胜文、贾启芬、于雯、刘习军以研究主、副簧组成的悬架系统 出发，建立了分段线性非线性悬架系统的动力学模型，运用KB方法求出了此类系统运动的解析解。文中指出，当缓冲簧间隙适当时
8、 , 系统非线性特征十分明显，相当于一种缓 冲器的趋硬弹簧的作用。 同时讨论了非线性弹簧刚度、 阻尼系数、 地面不平度对 共振曲线的影响，分析了轮胎的等效刚度、阻尼系数和质量对系统振动的影响 , 得到了此类主、副簧组成的悬架结构的运动形式及特征。作者建立了两个自由度分段线性非线性动力系统的模型和非线性运动微分 方程组。应用非线性理论的KB法，求出了共振曲线。文中指出，当缓冲弹簧与车身之间的间隔取适当的值时， 系统非线性影响十 分显著，相当于一种缓冲器的趋硬弹簧的作用。激励幅值不变，调整间隔，系统 的固有频率和共振峰的极大值变化很小， 但车身振动幅值 （加速度 ） 随着间隔的减 小而减小， 这种非线性系统起着一种缓冲器的趋硬弹簧的作用。 间隔越小， 系统 呈现出非线性特性的频率段越宽。 在车速不大的情况下， 有利于汽车更加平稳的 运行。但是如果间隔过大 （超过了共振峰值 ） ，则副簧将不再起作用， 系统就也会 呈现出线性特征。在共振区域内， 随着阻尼的增加， 振幅就变小， 即增加轮胎的阻尼可以改善 车辆运行的平稳性。但较大的阻尼会产生较多的对轮胎有害的热量