Колебания упругих одномерных систем с трением
Авторы: Пожалостин А.А., Кулешов Б.Г., Паншина А.В.
Опубликовано в выпуске: #12(24)/2013
DOI: 10.18698/2308-6033-2013-12-1136
Раздел: Инженерные науки | Рубрика: Теоретическая механика. Проектирование механизмов и машин
Рассмотрен разработанный приближенный аналитический метод для расчета малых свободных и вынужденных колебаний одномерных систем с сухим трением. Метод основан на приведении систем к механическим аналогам. Механический аналог представлен для каждого типа колебаний в виде бесконечной системы линейных осцилляторов в предположении равенства частот i-го тона свободных колебаний каждого вида системы i-му тону колебаний механического аналога. Использована модель сухого трения, которая была применена к расчету вынужденных колебаний системы с одной степенью свободы в классическом учебнике С.П. Тимошенко "Колебания в инженерном деле". В этой модели сухое трение не зависит от скорости скольжения элементов колебательной системы. Предполагается, что сухое трение небольшое и что формы собственных колебаний не изменяются при учете трения. Впервые для учета сухого трения С.П. Тимошенко предложил энергетический метод и применил его для исследования вынужденных колебаний системы с одной степенью свободы. Этот метод позволяет определять коэффициенты эквивалентного вязкого трения для каждого i-го тона свободных колебаний и заключается в приравнивании работы сил вязкого трения работе сил сухого трения за период свободных колебаний для каждого i-го номера. При построении методики расчета колебаний используем метод приведенных (эквивалентных) параметров. Представлены примеры продольных, крутильных и поперечных свободных и вынужденных колебаний упругих стержней, валов и балок с учетом сухого трения. Описаны трансцендентные уравнения для нахождения амплитуд и фазовых сдвигов свободных колебаний механических аналогов с вязким сопротивлением. Для вынужденных колебаний механических аналогов найдены частные решения, приведены трансцендентные уравнения для амплитуд и фазовых сдвигов и рассмотрены уравнения переходного процесса. Результаты расчетов можно использовать при исследовании динамики трубопроводов, например, нефтепроводов.
Литература
[1] Пожалостин А.А., Петров Е.П. Аналитический метод расчета декремента колебаний упругого бака с жидкостью. Сб. тр. 27-й Российской школы "Наука и технология". Миасс, 2007, с. 559
[2] Pozgalostin A.A., Petrov E.P. Analytical method of calculating the transfer functions of damper in pipe. Int. J. of Vibration and Acoustics, American Society of Mechanical Engineers, Paper №.VIB-08-1195, December 2008
[3] Пожалостин А.А., Кулешов Б.Г., Паншина А.В. Колебания упругих систем с сухим трением. Деп. в ВИНИТИ. Москва, 2011, № 324-В2011, 8 с.
[4] Кулешов Б.Г., Пожалостин А.А., Паншина А.В. Поперечные колебания упругой балки с сухим трением. Тез. докл. Х Всерос. съезда по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики. Нижний Новгород, Изд-во Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского, 2011, с. 101, 102
[5] Пожалостин А.А., Паншина А.В. Вынужденные колебания упругих одномерных систем с сухим трением. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. Инженерный журнал: Наука и инновации, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012, № 7, с. 21
[6] Пожалостин А.А., Шевченко А.А. Вынужденные крутильные колебания прямого вала с сухим трением. Студ. науч. вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012, т. 12, ч. 4, с. 100
[7] Пожалостин А.А., Паншина А.В. Применение принципов классической механики к динамике упругого тела. Современные проблемы механики и ее преподавания в вузах. Докл. IV Всероссийского совещания-семинара заведующих кафедрами и ведущих преподавателей теоретической механики вузов Российской Федерации, Новочеркасск, ЮРГТУ, 2010, с. 194-197
[8] Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. Москва, Наука, 1967, 439 с.
[9] Бабаков И.М. Теория колебаний. Москва, Дрофа, 2004, 592 с.
[10] Шиманский Ю.А. Динамический расчет судовых конструкций. Ленинград, Судпромгиз, 1963, 253 с.
[11] Саратов Ю.С. Основы теории колебаний системы с сосредоточенными параметрами. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1995, 52 с.
[12] Ильин М.М., Колесников К.С., Саратов Ю.С. Теория колебаний. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003, 272 с.
[13] Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. Москва, Наука, 1991, 256 с.