簡(jiǎn)支梁在顆粒介質(zhì)中的動(dòng)力學(xué)行為研究.pdf

1、顆粒物質(zhì)具有對(duì)外界微小作用的非線(xiàn)性響應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征，顆粒體系內(nèi)部的碰撞和摩擦在宏觀上表現(xiàn)出典型的非線(xiàn)性。目前對(duì)顆粒介質(zhì)動(dòng)力特性的理論研究尚不完善，顆粒介質(zhì)內(nèi)彈性結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)行為及其耦合作用特性的相關(guān)研究工作有待進(jìn)一步展開(kāi)。本文以穩(wěn)態(tài)簡(jiǎn)諧激勵(lì)下簡(jiǎn)支梁為分析對(duì)象，基于應(yīng)變測(cè)試技術(shù)，對(duì)其在顆粒介質(zhì)中的非線(xiàn)性振動(dòng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。觀察到了其幅頻、相頻特性中的跳躍現(xiàn)象，以及其非線(xiàn)性應(yīng)變響應(yīng)中的倍周期分岔和混沌。文中還建立了離散元(DEM)

2、-有限元(FEM)耦合數(shù)值模型，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了初步的數(shù)值仿真研究。
　　本文主要工作有:
　　1.采用等力幅步進(jìn)式穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)法并基于應(yīng)變測(cè)試技術(shù)，在簡(jiǎn)支梁一階固有頻率附近，研究顆粒介質(zhì)中簡(jiǎn)支梁的非線(xiàn)性振動(dòng)問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)中觀察到了簡(jiǎn)支梁振動(dòng)響應(yīng)幅頻和相頻特性曲線(xiàn)中的跳躍現(xiàn)象，考慮了簡(jiǎn)支梁埋深、顆粒粒徑、激振力幅值等不同參數(shù)的影響。研究結(jié)果表明，梁在顆粒介質(zhì)中的振動(dòng)表現(xiàn)出明顯的“軟特性”，該特性在較大力幅、較小粒徑及最優(yōu)埋深下更

3、為顯著并與掃頻路徑有關(guān)。
　　2.采用定頻變力幅穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)法，在80-800Hz范圍內(nèi)，研究不同頻率下顆粒介質(zhì)中簡(jiǎn)支梁振動(dòng)的分岔與混沌現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)中采用相圖、龐加萊映射、李雅普諾夫指數(shù)、功率譜等方法進(jìn)行綜合分析并考慮了簡(jiǎn)支梁埋深、顆粒粒徑等參數(shù)的影響。研究結(jié)果表明，梁在顆粒介質(zhì)中的振動(dòng)隨激振力幅值的增加經(jīng)歷倍周期分岔而演變?yōu)榛煦纭Ｆ浔吨芷诜植淼牡湫吐窂綖?P→2P→4P(→8P)→混沌→3P→混沌，混沌和分岔現(xiàn)象活躍的頻帶集中在2