<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau.20.106-113</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-578</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>РОБОТЫ, МЕХАТРОНИКА И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>ROBOT, MECHATRONICS AND ROBOTIC SYSTEMS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Динамика демпфирующего устройства на основе материала Ишлинского</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Dynamics of a Damping Device Based on Ishlinsky Material</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Семёнов</surname><given-names>М. Е.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Semenov</surname><given-names>M. E.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"/><bio xml:lang="en"/><email xlink:type="simple">mkl150@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Матвеев</surname><given-names>М. Г.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Matveev</surname><given-names>M. G.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"/><bio xml:lang="en"/><email xlink:type="simple">mgmatveev@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Мелешенко</surname><given-names>П. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Meleshenko</surname><given-names>P. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"/><bio xml:lang="en"/><email xlink:type="simple">melechp@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Соловьев</surname><given-names>А. М.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Solovyov</surname><given-names>A. M.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"/><bio xml:lang="en"/><email xlink:type="simple">darkzite@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru">Воронежский государственный университет<country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en">Voronezh State University<country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2019</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>13</day><month>02</month><year>2019</year></pub-date><volume>20</volume><issue>2</issue><fpage>106</fpage><lpage>113</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/578">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/578</self-uri><abstract><p>Статья посвящена исследованию динамических характеристик колебательной системы с демпфирующим звеном, находящейся под воздействием периодической вынуждающей силы. В качестве демпфирующего звена рассматривается гистерезисный демпфер на основе материала Ишлинского, а также линейный вязкий и нелинейный вязкий демпферы, проводится их сравнительный анализ. Так как рассматриваемые демпферы имеют ярко выраженные частотные свойства, исследование их эффективности целесообразно проводить в частотной области, анализируя динамику системы как в области резонанса, так и за ее пределами. Исследование динамических характеристик колебательной системы, а также сравнительный анализ гистерезисного и вязкого демпфирования проводится в терминах передаточных функций, в качестве которых используются передаточная функция силы и функция "перемещение—сила". Передаточная функция силы отражает эффективность гашения внешнего воздействия в отношении передачи силы от внешнего источника к грузу. Передаточная функция "перемещение—сила" отражает эффективность гашения колебаний в плане способности демпфера уменьшать относительное перемещение груза под воздействием внешних сил. Динамика изучаемой системы проиллюстрирована с помощью компьютерного моделирования, результаты которого показывают, что линейный вязкий демпфер имеет высокую эффективность за областью резонанса системы и низкую вблизи нее. Следует отметить, что увеличением коэффициента демпфирования можно добиться улучшения эффективности линейного вязкого демпфера в области резонанса, однако в этом случае его характеристики за пределами области резонанса значительно ухудшаются. Решением указанной проблемы может стать использование нелинейного вязкого демпфера. Такой демпфер имеет лучшие характеристики в области резонанса и незначительно хуже за ее пределами в сравнении с линейным вязким демпфером. Также увеличение коэффициента демпфирования ведет к увеличению эффективности нелинейного вязкого демпфера в области резонанса и ухудшению за ее пределами, однако в отличие от линейного вязкого демпфера влияние коэффициента проявляется нелинейно, и при значительном улучшении характеристик в области резонанса ухудшение за ее пределами не столь значительно. В случае использования демпфера на основе материала Ишлинского возможно добиться еще большей эффективности демпфирования. Подобрав параметры материала, можно получить значительное увеличение эффективности демпфирования в области резонанса при незначительном ее ухудшении вне данной области.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>In present paper we consider the damping properties of the oscillating system with hysteretic nature. The mathematical model of considered system is based on the operator approach for the hysteretic nonlinearity on the example of Ishlinsky material. Such a converter is a continual analogue of the set of stops connected in parallel. In the frame of the paper we compare the various approaches to modeling of damping systems. Namely, together with the hysteretic damper we consider the so-called nonlinear viscous damper which is a generalization of a standard linear damper with dependence on the velocity. The mathematical model of the considered system is formulated in terms of second order ordinary differential equation with hysteretic nonlinearity (namely, the operator-type nonlinearity). In comparison with the phenomenological models of hysteresis (such as Bouc-Wen model) that are often used in the modeling, the Ishlinsky model allows to " feel" the hysteretic nature of the material on the physical level. The major result of the presented paper is the comparison both the hysteretic and viscous (including the linear and nonlinear cases) dampers. Such a comparison is made in terms of transmission functions that reflect the "efficiency" of suppression of the external perturbations by the force transmission from an external source to the load. The results of numerical simulations showed the high efficiency of hysteretic damper both in and outside the resonance region (at the same time it is well known that the linear viscous damper has a weak efficiency outside the resonance region). The disadvantage of the hysteretic damper lies in the fact that its ability to dump the relative motion of the system under external forces is insignificantly reduced outside the resonance region.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>гистерезис</kwd><kwd>материал Ишлинского</kwd><kwd>вязкое демпфирование</kwd><kwd>гистерезисный демпфер</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>hysteresis</kwd><kwd>Ishlinsky material</kwd><kwd>viscous damping</kwd><kwd>hysteretic damping.</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Qibao Lv, Zhiyuan Yao. Analysis of the effects of nonlinear viscous damping on vibration isolator // Nonlinear Dynamics. 2014. 79 (4). P. 2325—2332.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Qibao Lv, Zhiyuan Yao. Analysis of the effects of nonlinear viscous damping on vibration isolator, Nonlinear Dynamics, 2014, 79 (4), pp. 2325—2332.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Milovanovic Z., Kovacic I., Branan M. J. On the displacement transmissibility of a base excited viscously damped nonlinear vibration isolator // Nonlinear Dynamics. J. Vib. Acoust. 2009. 131 (5). P. 054502—054507.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Milovanovic Z., Kovacic I., Branan M. J. On the displacement transmissibility of a base excited viscously damped nonlinear vibration isolator, Nonlinear Dynamics. J. Vib. Acoust., 2009, 131 (5), pp. 054502—054507.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Peng Z. K., Meng G., Lang Z. Q., Zhang W. M., Chu F. L. Study of the effects of cubic nonlinear damping on vibration isolations using harmonic balance method // Int. J. NonLinear Mech. 2012. 47(10). P.1073—1080.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Peng Z. K., Meng G., Lang Z. Q., Zhang W. M., Chu F. L. Study of the effects of cubic nonlinear damping on vibration isolations using harmonic balance method, Int. J. Non-Linear Mech. 2012, 47(10), pp. 1073—1080.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Rigaud E., Perret-Liaudet J. Experiments and numerical results on non-linear vibrations of an impacting Hertzian contact. Part 1: harmonic excitation // J. Sound Vib. 2003. 265(2). P. 289—307.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rigaud E., Perret-Liaudet J. Experiments and numerical results on non-linear vibrations of an impacting Hertzian contact. Part 1: harmonic excitation, J. Sound Vib., 2003, 265(2), pp. 289—307.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Solovyov A. M., Semenov M. E., Meleshenko P. A., Barsukov A. I. Bouc-Wen model of hysteretic damping // Proceedia Engineering. 2017. Vol. 201. P. 549—555. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.09.605.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Solovyov A. M., Semenov M. E., Meleshenko P. A., Barsukov A. I. Bouc-Wen model of hysteretic damping, Proceedia Engineering, 2017, vol. 201, pp. 549—555. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.09.605.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Semenov M. E., Solovyov A. M., Rukavitsyn A. G., Gorlov V. A., Meleshenko P. A. Hysteretic damper based on the Ishlinsky-Prandtl model // MATEC Web of Conferences. 3rd International Conference on Structural Nonlinear Dynamics and Diagnosis (CSNDD 2016), Marrakech, Morocco, May 2016. Vol. 83. DOI: 10.1051/matecconf/20168301008.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Semenov M. E., Solovyov A. M., Rukavitsyn A. G., Gorlov V. A., Meleshenko P. A. Hysteretic damper based on the Ishlinsky-Prandtl model, MATEC Web of Conferences. 3rd International Conference on Structural Nonlinear Dynamics and Diagnosis (CSNDD 2016), Marrakech, Morocco, May 2016, vol. 83. DOI:10.1051/matecconf/20168301008.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Semenov M. E., Solovyov A. M., Meleshenko P. A., Balthazar J. M. Nonlinear Damping: From Viscous to Hysteretic Dampers // Proceedings in Physics. Vol. 199. Recent Trends in Applied Nonlinear Mechanics and Physics. Springer. P. 259—275. DOI: 10.1007/978-3-319-63937-6_15.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Semenov M. E., Solovyov A. M., Meleshenko P. A., Balthazar J. M. Nonlinear Damping: From Viscous to Hysteretic Dampers, Proceedings in Physics, vol. 199, Recent Trends in Applied Nonlinear Mechanics and Physics. Springer, pp 259—275. DOI: 10.1007/978-3-319-63937-6_15.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Radons G., Zienert A. Nonlinear dynamics of complex hysteretic systems: Oscillator in a magnetic field // The European Physical Journal Special Topics. 2013. 222 (7). P 1675—1684.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Radons G., Zienert A. Nonlinear dynamics of complex hysteretic systems: Oscillator in a magnetic field, The European Physical Journal Special Topics, 2013, 222 (7), pp. 1675—1684.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Cеменов М. Е., Матвеев М. Г., Лебедев Г. Н., Соловьев А. М. Стабилизация обратного гибкого маятника с гистерезисными свойствами // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. № 8. С. 516—525.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Semenov M. E., Matveev M. G., Lebedev G. N., Solovyev A. M. Stabilization of a Flexible Inverted Pendulum with the Hysteretic Properties, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2017, vol. 8, pp. 516—525 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Красносельский М. А., Покровский А. В. Системы с гистерезисом. М.: Наука, 1983.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Krasnosel’skij M. A., Pokrovskij A. V. Sistemy s gisterezisom (Systems with hysteresis), Moscow, Nauka, 1983 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Luongo A., D’Annibale F. Linear and Nonlinear Damping Effects on the Stability of the Ziegler Column // Springer Proceedings in Physics. SPPHY. 2015. Vol. 168. Structural Nonlinear Dynamics and Diagnosis. P. 335—352. DOI: 10.1007/978-3-319-19851-4_16.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Luongo A., D’Annibale F. Linear and Nonlinear Damping Effects on the Stability of the Ziegler Column, Springer Proceedings in Physics. SPPHY, 2015, vol. 168, Structural Nonlinear Dynamics and Diagnosis, pp. 335—352. DOI: 10.1007/978-3-319-19851-4_16.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Luongo A., D’Annibale F. Nonlinear hysteretic damping effects on the post-critical behavior of the visco-elastic Beck’s beam // Mathematics and Mechanics of Solids. 2016. Vol. 22, Iss. 6. P. 1347—1365. DOI: 10.1177/1081286516632381.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Luongo A., D’Annibale F. Nonlinear hysteretic damping effects on the post-critical behavior of the visco-elastic Beck’s beam, Mathematics and Mechanics of Solids, 2016, vol. 22, iss. 6, pp. 1347—1365. DOI: 10.1177/1081286516632381.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Sandu C., Southward S., Richards R. Comparison of Linear, Nonlinear, Hysteretic, and Probabilistic Models for Magnetorheological Fluid Dampers // Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. 2010. Vol. 132, Iss. 6. Model Validation and Identification. DOI: 10.1115/1.4002480.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sandu C., Southward S., Richards R. Comparison of Linear, Nonlinear, Hysteretic, and Probabilistic Models for Magnetorheological Fluid Dampers, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 2010, vol. 132, iss. 6, Model Validation and Identification. DOI: 10.1115/1.4002480.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
