[发明专利]一种变刚度变阻尼模型识别滚动直线导轨动态特性参数的方法

摘要

本发明公开了一种使用变刚度变阻尼模型识别滚动直线导轨动态特性参数的方法，可用于识别导轨动刚度与阻尼随外界变化的规律。具体步骤为：使用拉伸机对滚动直线导轨进行位移简谐激励，通过改变激励的振幅与频率，获得不同情况下导轨的力—位移迟滞回线，然后通过变刚度变阻尼模型识别各迟滞回线的阻尼及动刚度，使用最小二乘法对各情况下的阻尼与刚度系数随外界变化规律进行拟合，最后，使用识别结果重构的方法对模型有效性进行验证。

主权项

一种变刚度变阻尼模型识别滚动直线导轨动态特性参数的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，(1)将滚动直线导轨通过夹具连接在拉伸机作动端与固定端之间，在拉伸机作动端控制界面设置简谐位移激励的振幅与频率，获得不同激励情况下的导轨力—位移迟滞回线；(2)使用变刚度变阻尼模型从(1)中获得的各迟滞回线中识别阻尼：1)根据迟滞回线分解的物理意义，将位移迟滞回线分解为关于x对称的幂函数及以原点为中心的椭圆函数，即非线性弹性恢复力与迟滞非线性阻尼力的叠加；椭圆函数的表示公式如下：$\frac{x^2}{A^2}+\frac{{F_C}^2}{B^2}=1$式中，A为椭圆的长半轴，即为激振振幅，B为椭圆的短半轴，F_C为迟滞非线性阻尼力；2)将1)中椭圆函数使用参数化方程进行表示：x(A,ω)＝A sin(ωt)F_C(A,ω)＝B cos(ωt)3)迟滞非线性阻尼力还可以使用下式表示：$F_C(A,\mathrm{\ω})=c\·\stackrel{\·}{x}=c\·Acos\left(\mathrm{\ω}t\right)$式中，c为阻尼，位移简谐激励的速度；4)滚动直线导轨力——位移迟滞回线在分解前的面积应等于椭圆面积，即将整个迟滞回线进行积分后的值应等于椭圆面积，由此，得到椭圆的短半轴：5)将4)中获得的B带入3)中，可以求得阻尼：$c=\frac{B}{A\mathrm{\ω}}$(3)使用变刚度变阻尼模型识别滚动直线导轨动刚度：1)滚动直线导轨力—位移迟滞回线有迟滞非线性阻尼力与非线性弹性恢复力构成：$F(x,\stackrel{\·}{x})=F_K\left(x\right)+F_C(x,\stackrel{\·}{x})$2)使用最小二乘法对非线性弹性恢复力进行拟合，获得一、三阶刚度系数(舍弃了高阶)；$F_K\left(x\right)=F(x,\stackrel{\·}{x})-F_C(x,\stackrel{\·}{x})=F(x,\stackrel{\·}{x})-c\stackrel{\·}{x}.$