PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Analysis of the primary and superharmonic contact resonances – Part 1.

Autorzy
Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Analiza rezonansu kontaktowego głównego oraz rezonansów ultraharmonicznych – Część 1
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
This paper presents results of numerical and analytical investigations of non-linear normal contact microvibrations excited by a harmonic force in a system of two bodies in planar contact. The system models, for example, the slide unit of machine tools or positioning systems. The main aim of the computational analysis is to present the evolution of the resonance phenomena under various amplitudes of the excitation force. The studies show that, beside the primary resonance, a number of superharmonic resonances appear, which take place in the single-degree-of-freedom non-linear system excited by a harmonic force. Thus, in a resonance plot, a number of peaks is observed. The superharmonic (ultraharmonic) resonances take place at excitation frequencies being below the natural frequency, and becoming stronger with the increase of the excitation amplitude. The resonances are coupled with complex non-linear phenomena like: asymmetry of vibrations, bending resonance peak, bi-stability, multi-stability and loss of contact, which are presented and described in this paper.
PL
W artykule tym przedstawiono wyniki badań numerycznych oraz analitycznych drgań kontaktowych normalnych. Drgania te zostały wzbudzone przez silę harmoniczną w układzie składającym się z dwóch ciał, które tworzą parę cierną. Głównym celem pracy było zbadanie zmian rezonansów kontaktowych pod wpływem wzrostu amplitudy wymuszenia. Oprócz rezonansu głównego zaobserwowano także rezonanse ultraharmoniczne, które są wzbudzane dla częstotliwości będących poniżej częstotliwości własnej układu. Amplituda rezonansów ultraharmonicznych staje się stopniowo większa wraz ze wzrostem amplitudy wymuszenia. Ponadto zaobserwowano asymetrię drgań kontaktowych, odrywanie się ciał od siebie, wiele atraktorów dla takiego samego wzbudzenia oraz zaginanie się pików rezonansowych. Wymienione zjawiska zaobserwowano dla nieliniowego układu o jednym stopniu swobody.
Rocznik
Strony
475--486
Opis fizyczny
Bibliogr. 40 poz., rys.
Twórcy
autor
  • University of Technology and Life Sciences in Bydgoszcz, Poland
Bibliografia
  • 1. Awrejcewicz J., 1996, Deterministic Vibrations of Discrete Systems, WNT, Warszawa, Poland [in Polish]
  • 2. Belhaq M., Fahsi A., 2009, Hysteresis suppression for primary and subharmonic 3:1 resonances using fast excitation, Nonlinear Dynamics, 57, 1/2, 275287
  • 3. Bogusz W., Engel Z., Giergiel J., 1974, Oscillations and noise, Printed Series of Course Lectures, No. 347, University of Mining and Metallurgy, Krakow, Poland, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, Poland [in Polish]
  • 4. Chajkin S.E., Lisovskij L.N., Solomonović A.E., 1939, On the dry friction forces, Doklady Akademii Nauk SSSR, 24, 2, 134-138 [in Russian]
  • 5. Chlebus E., Dybala B., 1999, Modelling and calculation of properties of sliding guide ways, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 39, 12, 1823-1839
  • 6. Cunningham W.J., 1958, Introduction to Nonlinear Analysis, McGraw-Hill, New York
  • 7. Dhupia J., Powalka B., Katz R., Ulsoy A.G., 2007, Dynamics of the arch-type reconfigurable machine tool, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 47, 2, 326-334
  • 8. Fan K.C., Chen H.M., Kuo T.H., 2012, Prediction of machining accuracy degradation of machine tools, Precision Engineering, 36, 2, 288-298
  • 9. Fyrillas M.M., Szeri A.J., 1998, Control of ultra- and subharmonic resonances, Journal of Nonlinear Science, 8, 2, 131-159
  • 10. Grigorova S.R., Tolstoi D.M., 1966, On the resonance descending of friction force, Doklady Akademii Nauk SSSR, 167, 3, 562-563 [in Russian]
  • 11. Grudziński K., Konowalski K., Kostek R., 2000, Untersuchung normaler Schwingungen der gefgten Kōrper bei Führungssystemen von Maschinen, Machine Tools, Automation and Robotics in Mechanical Engineering, Praha, Section 1, 236-242, 20-22.6.2000
  • 12. Grudziński K., Kostek R., 2007, An analysis of nonlinear normal contact microvibrations excited by a harmonic force, Nonlinear Dynamics, 50, 4, 809-815
  • 13. Gutowski P., 2003, Identyfikacja parametrów modeli dynamicznych układów nośnych obrabiarek, Prace Naukowe Politechniki Szczecińskiej, Wydział Mechaniczny, 574 [in Polish]
  • 14. Hess D.P., Soom A., 1991a, Normal vibrations and friction under harmonic loads: Part I – Hertzian contacts, Part II – Rough planar contacts, ASME Journal of Tribology, 113, 1, 80-86
  • 15. Hess D.P., Soom A., 1991b, Normal vibrations and friction under harmonic loads: Part II – Rough planar contact, ASME Journal of Tribology, 113, 1, 87-92
  • 16. Hess D.P., Soom A., 1992, Normal and angular motions at rough planar contacts during sliping with friction, Journal of Tribology, 114, 3, 567-578
  • 17. Hess D.P., Wagh N.J., 1995, Evaluating surface roughness from contact vibrations, Journal of Tribology, 117, 1, 60-64
  • 18. Hunt K.H., Crossley F.R.E., 1975, Coefficient of restitution interpreted as damping in vibroimpact, ASME Journal of Applied Mechanics, 42, 2, 440-445
  • 19. Huo D., Cheng K., Wardle F., 2010, A holistic integrated dynamic design and modelling approach applied to the development of ultra-precision micro-milling machines, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 50, 4, 335-343
  • 20. Kaminskaya V.V., Levina Z.M., Reshetov D.N., 1960, Staninyi korpusnye detali metallorezhushchikh stankov, Mashgiz, Moscow [in Russian]
  • 21. Kligerman Y., 2003, Multiple solutions in dynamic contact problems with friction, Proceedings of STLE/ASME International Tribology Conference, Ponte Vedra Beach, FL, 1-8
  • 22. Kostek R., 2002, Modelling and analysis of the natural frequency of an elastic body resting on rough surface, Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej, Politechnika Śląska, 18, 213-218 [in Polish]
  • 23. Kostek R., 2004, Investigations of the normal contact microvibrations and their influences on the reduction of the friction forces in a dynamical system, Ph.D. Thesis, Szczecin University of Technology, Szczecin, Poland [in Polish]
  • 24. Levina Z.M., Reshetov D.N., 1971, Contact Stiffness of Machines, Mashinostroyenie, Moscow [in Russian]
  • 25. Marchelek K., 1974, Dynamika obrabiarek, WNT Warszawa [in Polish]
  • 26. Martins J.A.C., Oden J.T., Simōes F.M.F., 1990, A study of static and kinetic friction, International Journal of Engineering Science, 28, 1, 29-94
  • 27. Moradi H., Bakhtiari-Nejad F., Movahhedy M.R., Ahmadian M.T., 2010, Nonlinear behaviour of the regenerative chatter in turning process with a worn tool: Forced oscillation and stability analysis, Mechanism and Machine Theory, 45, 8, 1050-1066
  • 28. Nayak P. R., 1972, Contact vibrations, Journal of Sound and Vibration, 22, 3, 297-322
  • 29. Nayfeh A.H., 1983, The response of single degree of freedom systems with quadratic and cubic non-linearities to a subharmonic excitation, Journal of Sound and Vibration, 89, 4, 457-470
  • 30. Nayfeh A.H., Mook D.T., 1995, Nonlinear Oscillations, Wiley, New York
  • 31. Neugebauer R., Denkena B., Wegener K., 2007, Mechatronic systems for machine tools, CIRP Annals – Manufacturing Technology, 56, 2, 657-686
  • 32. Parlitz U., Lauterborn W., 1985, Superstructure in the bifurcation set of the Duffing equation x¨ + dx˙ + x + x3 = ƒ cos(ωt), Physics Letters A, 107, 8, 351-355
  • 33. Perret-Liaudet J., 1998, Superharmonic resonance of order two on a sphere-plane contact, Comptes Rendus de l’Académie des Sciences – Series IIB, 326, 12, 787-792
  • 34. Perret-Liaudet J., Rigad E., 2007, Superharmonic resonance of order 2 for an impacting Hertzian contact oscillator: Theory and experiments, ASME Journal of Computational and Nonlinear Dynamics, 2, 2, 190-196
  • 35. Rigaud E., Perret-Liaudet J., 2003, Experiments and numerical results on non-linear vibrations of an impacting Hertzian contact: Part 1: harmonic excitation, Journal of Sound and Vibration, 265, 2, 289-307
  • 36. Shi X., Polycarpou A.A., 2005, Measurement and modelling of normal contact stiffness and contact damping at the meso scale, ASME Journal of Vibration and Acoustics, 127, 4, 52-60
  • 37. Tang J., 2000, The MLP method for subharmonic and ultraharmonic resonance solutions of strongly nonlinear systems, Applied Mathematics and Mechanics, 21, 10, 1153-1160
  • 38. Thomas T. R., 1999, Rough Surfaces, Imperial College Press, UK
  • 39. Thompson J.M.T., Stewart H.B., 2002, Nonlinear Dynamics and Chaos, Wiley, Chichester, UK
  • 40. Tolstoi D.M., 1967, Significance of the normal degree of freedom and natural normal vibrations in contact friction, Wear, 10, 3, 199-213
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-a9dd9b47-705e-4a03-accd-ac2b033fb872
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.