金刚石串珠绳(以下简称串珠绳)作为金刚石串珠锯机(以下简称串珠锯)加工工具,其动力学行为直接影响串珠绳使用寿命及加工质量。在加工过程中,由于定位轮作用,串珠绳的切入角随着串珠绳弯曲程度不同而发生改变,而串珠对工件在时间和空间上存在着不同的冲击,必然引起串珠绳产生振动。串珠绳“柔性”加工中所产生的振动存在着利与弊。在加工过程中,如果串珠绳产生高频小幅振动,则有利于岩屑排出和降低串珠绳加工温度,减小串珠切入工件时所产生的冲击力,从而降低串珠的磨损,使串珠绳加工方式变为振动锯解加工；反之,则增加串珠绳冲击力,产生噪声,降低串珠绳的使用寿命,不利于锯解加工。因此,本文在综合国内外研究基础上,提出了金刚石串珠绳锯解过程中动力学特性及振动控制的研究,借鉴轴向运动连续体的理论研究成果,依据串珠锯结构和工艺特点,从串珠绳振动诱因分析、加工区串珠绳自由和受迫振动特性、绳轮耦合振动及串珠绳横向振动控制四个方面对锯解过程中串珠绳动力学行为进行研究。本文的主要工作有：(1)基于虚拟材料分形理论和赫兹接触理论,进行了结合部虚拟材料的弹性模量、泊松比理论分析,构建了结合部虚拟材料的等效参数模型。依据多体动力学理论,建立了串珠绳锯解系统有限元模型,并把结合部虚拟材料的等效参数引入到串珠绳锯解系统有限元模型,分别进行了考虑结合面和不考虑结合面两种情况下串珠绳锯解系统关键零部件的模态分析,得到了系统固有频率和关键部件的振型。采用ADAMS/Vibration振动模块,分析了串珠锯在受迫振动响应,获得了串珠绳锯解系统关键零部件的位移、速度、加速度与频率的关系曲线,给出了串珠绳横向振动的诱因。(2)基于多体动力学基本原理,建立了串珠绳横向振动力学方程,采用拉格朗日方程求解了串珠绳振动力学模型。分析了串珠绳长度、线密度、串珠长度等结构参数和串珠绳运动速度、串珠绳张力工艺参数变化对串珠绳自由振动的影响。基于集中质量法基本原理,详细分析了串珠绳张力、运动速度、串珠质量、串珠作用位置等参数对串珠绳横向自由振动频率的影响,揭示了串珠绳的物理参数和结构参数对串珠绳自由振动影响规律,给出了串珠在不同作用位置下串珠绳的模态振型。搭建实验平台,通过实验验证了串珠绳横向振动数值理论分析的正确性,表明了实验测试和理论分析的可靠性。(3)根据体积不变原理,建立了单颗串珠锯解力力学模型,获得了单颗串珠的平均有效切深与串珠的长度、单位面积上金刚石磨粒数、串珠绳切入角θ、串珠绳的运动参数有关,与加工工件的长度无关。依据Hamilton’s原理,建立了串珠绳受迫振动力学模型,给出了在不同载荷作用下串珠绳横向振动响应。根据随机振动原理,建立了串珠绳输出和输入系统之间的功率谱、输出系统自谱函数及系统的均方值模型,探索了串珠绳运动速度、张力、串珠作用位置等参数对串珠绳随机振动特性的影响机制,获得了输出和输入系统功率谱、系统均方值随串珠绳的线速度、张力及串珠作用位置变化规律;基于格林函数的时间和空间函数特性,进一步分析了串珠绳纵向振动特性,揭示了串珠绳在加工区切入端的纵向振动幅值最大,加工区中间部分振幅最小,并进行了在不同参数情况下串珠绳受迫振动特性实验验证分析。(4)依据Hamilton原理,建立了各段串珠绳横向振动力学模型、各轮旋转振动力学模型及液压张紧系统的运动方程,给出了绳轮耦合振动模型的稳态解析形式。提出了基于液压张紧结构参数优化设计的控制方案,详细分析了张紧液压缸有效长度、张紧液压缸旋转角等结构参数对串珠绳横向振动位移的影响,获得了第1,3段串珠绳横向振动变形随液压张紧结构参数变化的规律,通过对结构参数优化设计,有效的实现对串珠绳横向振动的控制,第1,3段串珠绳横向振动变形分别平均降低了31.438%和16.0%。根据变结构控制原理,设计了串珠绳变结构控制系统,给出了变结构控制力力学模型,探索了滑模变结构控制系统对串珠绳横向振动变形抑制情况,提高了串珠绳的张力稳定性,串珠绳与驱动轮之间的振动耦合程度得到抑制。因此,通过对金刚石串珠绳锯解过程中动力学特性和振动控制的研究,将有效的突破串珠绳“柔性”加工中动力学行为控制的问题,将解决制约串珠锯高效加工发展“瓶颈”的关键基础问题,同时也对丰富和发展“柔性”加工的理论和刚柔相济“加工工具”的设计理论具有重要意义。