论文标题：Non-Linear Dynamics of Simple Elastic Systems Undergoing Friction-Ruled Stick–Slip Motions

论文链接：https://doi.org/10.3390/civileng5020021

期刊名：CivilEng

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/civileng

粘滑现象广泛存在于物理和工程系统中，从微观到宏观尺度都有涉及。在土木工程领域，许多用于抗震保护的装置，如阻尼器和隔震系统，都涉及粘滑运动。这些系统在工业工程中也有应用，例如雨刮器、刹车和钻头等。此外，地震物理学中的断层运动也表现出粘滑特性。来自意大利拉奎拉大学的Giovanni Migliaccio教授及其团队在CivilEng 期刊发表了文章，探讨在摩擦作用下发生粘滑运动的简单弹性系统的非线性动力学行为。

研究过程与结果

通过建立一个单自由度的弹性系统模型，分析了在摩擦作用下的粘滑运动。模型由一个刚性块通过弹簧连接到固定支撑，并与另一个移动支撑发生摩擦接触。摩擦力采用改进的库仑定律描述，以考虑滑动后重新粘附的短暂时间。通过解析方法，研究了系统的粘附和滑动阶段，并提出了两个简单标准来预测从一个阶段到另一个阶段的转换时间。

模型结构图

研究结果表明，系统的长期动态响应取决于三个无量纲参数：移动支撑的振荡频率与质量-弹簧系统固有频率的比值Ω、动摩擦力与静摩擦力的比值η，以及移动支撑振荡幅度与参考长度的比值a。通过参考图，可以预测系统的长期动态响应，包括持续粘附、持续滑动或周期性粘滑运动。数值模拟验证了解析结果的准确性，展示了不同参数组合下的系统响应，包括粘滑极限环、滑动极限环和粘附极限环。

研究总结

本文通过解析和数值方法，详细研究了在摩擦作用下发生粘滑运动的简单弹性系统的非线性动力学行为。研究结果表明，系统的长期动态响应可以通过三个无量纲参数进行预测，这些参数决定了系统是否会发生持续粘附、持续滑动或周期性粘滑运动。这些发现为优化抗震保护装置和其他涉及粘滑运动的工程系统的设计提供了理论依据。未来的研究将扩展到更复杂的系统，考虑更多的自由度和不同的摩擦模型，以进一步探索粘滑现象的动力学特性。

CivilEng 期刊介绍

主编：Angelo Luongo, University of L’Aquila, Italy

期刊专注于土木工程领域的最新研究进展，研究主题包括但不限于：结构工程、地震工程、建筑材料、建筑施工管理、建筑信息化、风险管理、交通工程、水资源与海岸工程等。期刊目前已被Scopus、ESCI (Web of Science)、Ei Compendex等数据库收录。