振动摩擦机理及其非线性动力学特性-摩擦学学报.pdf

第 ３０卷　第２期 摩 擦 学 学 报 Ｖｏｌ．３０　Ｎｏ．２ ２０１０年３月 Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ Ｍａｒ．，２０１０ 振动摩擦机理及其非线性动力学特性 １ ２ １ １ 滕云楠 ，曾庆辉 ，姚红良 ，闻邦椿 （１．东北大学 机械工程与自动化学院，辽宁 沈阳　１１０８１９；　２．沈阳重型机械集团，辽宁 沈阳　１１００２５） 摘　要：本文揭示了振动工况下散体物料的振动摩擦机理，给出了振动参数与土壤内摩擦力的关系曲线，并用数值 试验方法模拟了复杂的振动摩擦压实过程，分别给出了振频和振幅对土壤孔隙比和轴向应力均值的关系曲线，验证 了振动压实减摩机理的正确性．结果表明：松散物料在振动工况下，其颗粒间的摩擦力由静摩擦力转变为动摩擦力， 随着振频和振幅的增加，摩擦阻力减小，从而土的内摩擦力减小，并且存在最优的振动强度使土壤在振动压实过程 中的内摩擦力最小．建立了基于振动压路机的振动摩擦系统非线性动力学模型，利用渐进法得到了振动压实过程的 共振响应和非共振响应． 关键词：振动摩擦；非线性动力学；散体动力学；振动压实；数值试验 中图分类号：ＴＨ１６５．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４－０５９５（２０１０）０２－０１９７－０５ ＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎＦｒｉｃｔｉｏｎａｎｄＩｔｓＮｏｎ－ｌｉｎｅａｒ ＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ １ ２ １ １ ＴＥＮＧＹｕｎ－ｎａｎ ，ＺＥＮＧＱｉｎｇ－ｈｕｉ，ＹＡＯＨｏｎｇ－ｌｉａｎｇ，ＷＥＮＢａｎｇ－ｃｈｕｎ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８１９，Ｃｈｉｎａ ２．ＳｈｅｎｙａｎｇＨｅａｖｙＭａｃｈｉｎｅｒｙＧｒｏｕｐ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００２５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｉｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｇｒａｎｕｌａｒｍａｔｅｒｉａｌｉｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｃａｓｅｗａｓｒｅｖｅａｌｅｄ．Ａｃｕｒｖｅｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏｉｎｔｅｒｎａｌｆｒｉｃｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｗａｓｇｉｖｅｎ．Ｗｉｔｈｎｕｍｅｒｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｐｒｏｃｅｓｓｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｃｕｒｖｅｓｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄａｍｐｌｉｔｕｄｅｔｏｖｏｉｄｒａｔｉｏａｎｄｍｅａｎｓｔｒｅｓｓｗｅｒｅｇｉｖｅｎ，ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｉｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｓｔａｔｉｃｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｎｖｅｒｔｅｄｔｏｄｙｎａｍｉｃｆｒｉｃｔｉｏｎｉｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｃａｓｅ；ｂｏｔｈ ｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｆｒｉｃｔｉｏｎｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄａｍｐｌｉｔｕｄｅ．Ａｎｏｐｔｉｍａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｃａｎｌｅａｄｔｏ ｔｈｅｌｏｗｅｓｔｉｎｔｅｒｎａｌｆｒｉｃｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｉｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｔｓｒｅｓｏｎａｎｃｅａｎｄｎｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｗｅｒｅｏｂｔａｉ