DYNAMICS CHARACTERISTIC OF A CLASS OF SINGLE-DEGREE-OF-FREEDOM COLLISION SYSTEM UNDER NONLINEAR CONSTRAINT

MA Cheng; ZHU Xifeng; ZHENG Dong; FU Wenbin

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.03.010

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DYNAMICS CHARACTERISTIC OF A CLASS OF SINGLE-DEGREE-OF-FREEDOM COLLISION SYSTEM UNDER NONLINEAR CONSTRAINT

·Vibration·Noise·Monitoring·Diagnosis· | 更新时间：2025-04-03

- DYNAMICS CHARACTERISTIC OF A CLASS OF SINGLE-DEGREE-OF-FREEDOM COLLISION SYSTEM UNDER NONLINEAR CONSTRAINT
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 3, Pages: 82-89(2025)
- 作者机构：
  
  1.兰州交通大学机电工程学院，兰州 730070
  2.甘肃省轨道交通装备系统动力学与可靠性重点实验室，兰州 730070
- 作者简介：
  
  ZHU Xifeng, E-mail: zhuxf@mail.lzjtu.cn
- 基金信息：
  
  Science and Technology Plan of Gansu Province(20JR5RA424)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.03.010
  CLC： O322
- Received：03 July 2023，
  
  Revised：18 July 2023，
  
  Published：15 March 2025
- 稿件说明：
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马成，朱喜锋，郑冬，等. 一类非线性约束下单自由度碰撞系统的动力学特性［J］. 机械强度，2025，47（3）：82-89.

MA Cheng，ZHU Xifeng，ZHENG Dong，et al. Dynamics characteristic of a class of single-degree-of-freedom collision system under nonlinear constraint［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（3）：82-89.
马成，朱喜锋，郑冬，等. 一类非线性约束下单自由度碰撞系统的动力学特性［J］. 机械强度，2025，47（3）：82-89. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.03.010.

MA Cheng，ZHU Xifeng，ZHENG Dong，et al. Dynamics characteristic of a class of single-degree-of-freedom collision system under nonlinear constraint［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（3）：82-89. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.03.010.

摘要

研究了一类单自由度含非线性项以及单侧新型非线性约束机械碰撞振动系统模型，利用变步长4阶Runge-Kutta数值算法以及多参数协同仿真，分析该系统在低频激励下的

/1周期运动的动力学特性，以及擦边分岔与鞍结分岔在

/1周期运动中的频率迟滞特性，发现两种不同的运动会同时存在，揭示了相邻周期运动之间转迁不可逆。最后研究了间隙的改变对系统的多态共存区的影响，随着间隙的增大，部分周期运动共存区段减小并向低频区段过渡。

Abstract

A single-degree-of-freedom mechanical collision vibration system model with nonlinear terms and unilateral new nonlinear constraints was studied.The dynamics characteristics of the

/1 periodic motion of the system under low-frequency excitation were analyzed by using the variable-step fourth-

order Runge-Kutta numerical algorithm and multi-parameter co-simulation.And the frequency hysteresis characteristics of the grazing bifurcation and saddle-node bifurcation in the

/1 periodic motion were analyzed.It was found that two different motions will exist at the same time，revealing the irreversibility of the transition between adjacent periodic motions.Finally

the influence of the change of the gap on the multi-state coexistence region of the system was studied.As the gap increases

the coexistence region of partial periodic motion decreases and transits to the low-frequency region.

关键词

Keywords

references

罗冠炜，谢建华 . 一类含间隙振动系统的周期运动稳定性、分岔与混沌形成过程研究［J］. 固体力学学报， 2003 ， 24 （ 3 ）： 284 - 292 .

LUO Guanwei ， XIE Jianhua . Researches on stability of periodic motion，bifurcations and chaos in a vibration system with a clearance or gap ［J］. Acta Mechanica Solida Sinica ， 2003 ， 24 （ 3 ）： 284 - 292 . （In Chinese）

吴少培，李国芳，丁旺才 . 含间隙运动副模型的机械动力学分析［J］. 兰州交通大学学报， 2016 ， 35 （ 4 ）： 111 - 116 .

WU Shaopei ， LI Guofang ， DING Wangcai . Dynamics analysis of mechanisms with joint clearance ［J］. Journal of Lanzhou Jiaotong University ， 2016 ， 35 （ 4 ）： 111 - 116 . （In Chinese）

朱喜锋，罗冠炜 . 两自由度含间隙弹性碰撞系统的颤碰运动分析［J］. 振动与冲击， 2015 ， 34 （ 15 ）： 195 - 200 .

ZHU Xifeng ， LUO Guanwei . Chattering-impact motion of a 2-DOF system with clearance and soft impacts ［J］. Journal of Vibration and Shock ， 2015 ， 34 （ 15 ）： 195 - 200 . （In Chinese）

朱喜锋，曹兴潇 . 两自由度弹性碰撞系统的颤振运动及转迁规律［J］. 兰州交通大学学报， 2014 ， 33 （ 4 ）： 191 - 195 .

ZHU Xifeng ， CAO Xingxiao . Chattering-impact motion and its transition law of a two-degree-of-freedom system with soft impacts ［J］. Journal of Lanzhou Jiaotong University ， 2014 ， 33 （ 4 ）： 191 - 195 . （In Chinese）

何波，杨康，吴少培，等 . 一种拉伸式准零刚度隔振系统的设计和特性分析［J］. 噪声与振动控制， 2022 ， 42 （ 6 ）： 240 - 246 .

HE Bo ， YANG Kang ， WU Shaopei ， et al . Design and characteristic analysis of a tensile quasi-zero stiffness vibration isolation system ［J］. Noise and Vibration Control ， 2022 ， 42 （ 6 ）： 240 - 246 . （In Chinese）

李国芳，俞力洋，丁旺才，等 . 一类无足自驱动系统的运动特性分析［J］. 振动与冲击， 2020 ， 39 （ 14 ）： 9 - 16 .

LI Guofang ， YU Liyang ， DING Wangcai ， et al . Motion characteristics analysis of a wheel-free self-driving system ［J］. Journal of Vibration and Shock ， 2020 ， 39 （ 14 ）： 9 - 16 . （In Chinese）

朱喜锋 . 含间隙机械系统的动力学特性及参数匹配规律研究［D］. 兰州：兰州交通大学， 2016 ： 21 - 50 .

ZHU Xifeng . The research of dynamic performance and parameter matching law for mechanical system with clearance ［D］. Lanzhou ： Lanzhou Jiaotong University ， 2016 ： 21 - 50 . （In Chinese）

王世俊，同长虹，罗冠炜 . 含多刚性约束的两自由度振动系统的动力学特性分析［J］. 振动与冲击， 2021 ， 40 （ 6 ）： 11 - 22 .

WANG Shijun ， TONG Changhong ， LUO Guanwei . Dynamic characteristics of a two-degree-of-freedom vibration system with multiple rigid constraints ［J］. Journal of Vibration and Shock ， 2021 ， 40 （ 6 ）： 11 - 22 . （In Chinese）

尹凤伟，罗冠炜，同长虹 . 含间隙-弹性约束振动系统周期冲击振动多样性及规律特征［J］. 振动与冲击， 2020 ， 39 （ 24 ）： 1 - 10 .

YIN Fengwei ， LUO Guanwei ， TONG Changhong . Diversity and regularity of periodic vibro-impact of a vibration system with clearance-elastic constraints ［J］. Journal of Vibration and Shock ， 2020 ， 39 （ 24 ）： 1 - 10 . （In Chinese）

侍玉青，杜三山，吕小红，等 . 含间隙振动系统低频周期冲击振动的模式类型及分岔特征［J］. 振动与冲击， 2019 ， 38 （ 6 ）： 218 - 225 .

SHI Yuqing ， DU Sanshan ， LÜ Xiaohong ， et al . Pattern types and bifurcation characteristics of the low frequency periodic impact vibration of a periodically forced system with a clearance ［J］. Journal of Vibration and Shock ， 2019 ， 38 （ 6 ）： 218 - 225 . （In Chinese）

DAI W ， YANG J ， SHI B Y . Vibration transmission and power flow in impact oscillators with linear and nonlinear constraints ［J］. International Journal of Mechanical Sciences ， 2020 ， 168 ： 105234 .

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