碰撞振动系统的粘滞振动特性和分岔研究

该项目拟研究碰撞振动系统的Sliding分岔，揭示切换、擦切、多重和概周期粘滞等复杂类型的粘滞碰撞振动的特性和分岔。研究塑性碰撞振动系统的余维二Sliding分岔，揭示由交叉分岔和模相互作用引起的复杂动力学行为。考虑相轨迹与粘滞碰撞振动域边界的退化擦边接触情况，揭示退化Sliding分岔条件下碰撞振动系统的动力学特性。研究低碰撞恢复系数情况下含间隙碰撞振动系统的周期颤碰振动的Sliding分岔，探索颤碰-粘滞振动的类型和特性。研究碰撞-滑移渐进系统的动力学，分析其粘滞碰撞-滑移振动的类型、特性和Sliding 分岔，揭示参数变化对系统滑移渐进率的影响，确定系统参数的优化组合以获取理想滑移渐进率的参数区域。分析轮轨三维摩擦碰撞过程, 考虑低碰撞恢复系数情况，研究轮对与钢轨三点接触及碰撞的运动形式、稳定性和分岔，分析Chattering-sliding分岔对车辆运行安全性的影响。

研究了碰撞振动系统的动态特性与系统参数的关联关系，揭示了p/1基本周期碰撞振动向颤碰和颤碰-粘滞振动的转迁机理。p/n表示n周期p次碰撞振动类型。p/1碰撞振动位于小间隙低频激振范围，随激振频率或间隙值递减，p/1振动经历real-grazing和bare-grazing分岔，real-grazing分岔导致p/1运动转迁为(p+1)/1振动。一系列基本周期碰撞振动的real-grazing分岔导致碰撞数p逐个增加，最终形成颤碰振动，其又经sliding分岔产生颤碰-粘滞振动。这个分岔过程对含间隙-刚性约束振动系统一般是不可逆的。随激振频率或间隙值递增，颤碰-粘滞振动经rising分岔转迁为颤碰振动，(p+1)/1运动经历鞍结分岔和倍化分岔转迁为p/1运动和(2p+2)/2运动。p/1运动的real-grazing分岔和bare-grazing分岔边界曲线与(p+1)/1运动的鞍结分岔和倍化分岔边界曲线相互交叉于若干奇异点。在奇异点的一侧形成细窄带状的迟滞区，该区域的上限由(p+1)/1振动的鞍结分岔边界限定，下限由p/1运动的real-grazing分岔边界限定，p/1和(p+1)/1振动可能会因初值的不同而共存于其内。在奇异点的另一侧形成舌形状区域，其内存在(np+1)/n亚谐碰撞振动(n≥2, p为自然数)，(np+1)/n亚谐振动的存在区域由其倍化和grazing分岔边界限定，在频率-间隙参数平面内随n的增大其位置逐渐上升，存在区域逐渐缩小。碰撞恢复系数小，颤碰-粘滞振动的存在区域相应增大，基本周期碰撞振动的总区域减小，运动周期内颤碰-粘滞振动的碰撞次数减少，粘滞时间延长。对于塑性碰撞振动系统，基于粘滞碰撞振动的一般类型，研究了切换、擦切、多重粘滞碰撞振动等复杂类型。塑性碰撞条件下，碰撞-粘滞振动是普遍的，但是不存在颤碰振动现象，p/1基本周期碰撞振动的量是很有限的(p<4)，1/n周期和亚谐碰撞振动的倍化分岔存在，但倍化分岔序列一般因擦切粘滞碰撞振动的发生而不存在。建立了拍频激励碰撞-滑移渐进系统的动力学模型，研究了粘滞碰撞振动的类型、特性和分岔，揭示参数变化对系统滑移渐进率的影响；提出控制策略调节拍频调制装置顶盘的进给运动，获取大的冲击力。研究了平直轨道、曲线轨道高速列车蛇形运动稳定与分岔，分析了高速运行条件下客车蛇行运动中轮对与钢轨的碰撞振动类型。