随着科学技术的迅速发展，人们逐渐注意到振动对于摩擦所产生的影响。根据情况的不同，振动与摩擦有时不存在于同一个系统，而有时存在于同一系统。对于前者，即机械系统中的摩擦问题，国内外学者已进行了大量的研究，并也取得了丰硕的成果。而对于后者的研究，正在开始引起学者的重视和关注。由于在振动工况下物体间的摩擦系数和摩擦力可以显著减小，零部件的磨损可明显减轻，同时其耗能也会随着降低，工效可以得到大大提高，进而可为企业生产创造显著的经济效益和社会效益，因此对它的研究具有十分重要的意义。　　有关振动与摩擦的内在联系，闻邦椿教授提出了值得进行深入研究和发展的新学科“振动摩擦学”。“振动摩擦学”顾名思义是研究振动学与摩擦学之间有机联系的一门新学科，是研究振动工况下物体间摩擦力与摩擦系数有关理论和实践的一门科学。振动摩擦的研究内容包括在振动工况下固体物件之间或固体内部的相互摩擦、干式松散物料之间的相互摩擦、含有液体的固态松散物料之间的相互摩擦。研究的目的，一方面是有关它们作用的非线性动力学机理，以便了解和掌握其内在规律;另一方面是在这个基础上研究和提出有关技术和措施，来减轻摩擦、减少磨损、节约能源、降低耗材等。研究内容是为了揭示振动工况下机器及其零部件与被处理或被加工物料之间的摩擦作用机理，以及如何通过振动来降低这些摩擦力和摩擦系数的具体措施和方法。　　目前有关振动摩擦机理方面的研究还很不深入，很多问题亟待进一步解决。同时振动摩擦广泛应用在工程实践中，例如振动压路机、振动成型机、振动输送机、振动筛等。因此振动摩擦的非线性动力学特性及其应用研究具有理论价值与广阔的应用前景。　　本文以振动摩擦概念为先导，研究工作结合国家自然科学基金资助项目“振动摩擦的若干关键理论及其应用的研究”，根据振动循环载荷作用下散体颗粒间内摩擦与固体间外摩擦的变化规律展开研究。　　论文采用理论分析、计算机仿真和试验研究相结合的方法完成以下工作:　　(1)根据物料在振动工作面上的运动理论，分析了物料在振动工作面上的平均速度及振动面对物料做功的变化规律，得出振动参数对物料运动状态的影响;分别建立物料作滑行运动和抛掷运动时，考虑区间惯性力及区间摩擦力影响的振动机的非线性振动方程。研究非线性摩擦力对振动机的影响，从而保证正确选择振动机械的运动学参数。　　(2)从纯力学角度出发，根据古典摩擦理论，建立有效静、动摩擦系数模型，通过对有效静、动摩擦系数减小率的研究，说明振动参数对摩擦的影响及控制。　　(3)基于振动摩擦学的振动成型系统研究:从土的含水量角度出发阐述振动压实机理，研究振动减摩机理在振动成型系统中的应用。采用理论与试验相结合的方式，验证了所建对称分段曲线滞回模型的正确性及系统的参数慢变、分岔及混沌现象。利用试验进一步分析振频、加速度及含水量对沉陷量的影响，研究结果具有实际应用价值。　　(4)振动减摩机理包括振动参数与外摩擦及内摩擦间的相互关系，后者主要体现在振动压实过程中物料内部散粒体的运动及孔隙比的变化。孔隙比的大小直接影响到散体的强度。本文利用离散元法模拟粒群在振动的矩形盒中运动，研究在循环载荷作用下振频及振幅对粒群孔隙比的影响，根据研究结果合理设计振动参数，提高压实质量和工作效率。　　(5)振动减摩机理及其在振动压路机系统中的应用主要研究内容包括:　　(a)振动减摩机理与振动压实机理研究从在循环载荷下物料的摩擦性质及其颗粒间的相互运动的角度阐述振动减摩机理，同时根据它们分析振动减摩机理对振动压实效果的影响，并利用振动压路机系统进一步研究振动减摩机理在工程中的应用。　　(b)土的滞回模型研究根据振动压实过程中振动压路机—物料系统的弹性恢复力与位移具有非线性与滞后性的特点，本文建立具有不对称分段曲线滞回模型，利用试验验证该模型的正确性，采用渐近法和数值方法求解该模型，分析滞回圈的形成和变化趋势以及激振力、物料的刚度等参数对滞回圈的影响，深入了解振动压实系统的非线性性能。　　(c)振动轮“跳振”时系统的动力学特性研究根据在振动压实过程中由于物料物理性质的改变，振动轮可能会产生跳振现象，本文建立了考虑振动轮跳振现象的系统动力学模型，并对其进行数值分析。分析结果表明，在跳振情况下系统会产生分岔与混沌现象。根据理论分析结果在水泥坚硬路面上加大激振力进行“跳振”试验，试验中出现混沌现象，该结果证明了理论分析的正确性。　　(d)考虑物料参数慢变系统的动力学特性研究物料的压实过程是物料参数的慢变过程。本文研究了物料刚度与阻尼的慢变过程，采用将非线性慢变过程分段线性化的方法，对系统进行求解与分析。分析得出由于物料参数的慢变，系统振幅小幅度增大、固有频率明显增加。由于原地振动压实是较为典型的慢变过程，所以本文将理论与该试验结合，进一步分析得出在振压过程中合理提高振动轮转速可以提高物料的压实效果。　　(e)本课题进行了大量的试验研究工作，获得了许多基础数据，为振动减摩机理的研究提供了必要依据。　　(6)采用LS-DYNA软件建立了振动压路机系统三维模型，对该系统的动力响应进行了数值模拟，研究在振动作用下土体的应力应变及沉降规律，得到振压后土体的应力场和位移场，并将数值结果与试验结果对比分析，验证了数值分析的合理性与准确性。