高精密薄膜材料广泛用于印刷包装、生物医疗、信息、航空航天等领域。薄膜产品在制造过程中,它以连续张紧的状态高速传输,张紧的薄膜由于受材料特性、运动速度、张力非均匀性、空气伴随、干燥固化过程的外激励力等因素的影响及扰动,易呈现剧烈颤振、褶皱及漂移等严重影响薄膜产品制备精度的现象,同时也制约着印刷速度的进一步提高。因此研究高精密薄膜的动力学特性对于提高套印精度和生产效率具有重要的工程应用价值。本文以印刷薄膜生产设备陕西北人FR400ELS无轴传动高速凹版印刷机和陕西北人B624卷筒纸印刷机为例,系统地研究柔性运动薄膜在多工况下的动力学特性。具体研究工作如下:(1)研究了随从力作用下的变密度薄膜和非均匀张力下的变密度薄膜的振动特性。应用D’Alembert原理建立两种工况下的变密度运动薄膜的横向振动微分方程,应用微分求积法求解。分析了张力比、随从力、长宽比、非均匀张力系数和密度系数对薄膜振动特性的影响,得到了薄膜稳定工作区间和发散失稳的临界速度,获得了影响薄膜振动特性的主要因素。(2)研究变速度薄膜在切向均布随从力作用下和非均匀张力下的参数振动。基于D’Alembert原理建立周期扰动的变速度运动薄膜的振动微分方程,应用微分求积法离散方程,得到只含时间变量的二阶周期系数微分方程。应用Floquet理论分析系统参数如随从力、薄膜张力比、长宽比、平均速度和非均匀张力系数对薄膜不稳定区域的影响规律。该研究对提高变速运动工况下印刷薄膜的稳定性有重要意义。(3)研究变密度运动薄膜的非线性振动及稳定性。应用D’Alembert原理和von Karman大挠度理论推导出运动薄膜大挠度振动方程,应用Bubnov-Galerkin方法对振动偏微分方程组进行离散,得到系统的常微分方程,利用椭圆积分法对微分方程进行求解,分析无量纲速度、长宽比和密度系数对运动薄膜非线性振动频率的影响。对于运动薄膜的非线性强迫振动,采用4阶Runge-Kutta法对系统常微分方程进行数值求解,应用分岔图、时程图、相图、Poincare截面图和功率谱分析无量纲速度、外激励力幅值、长宽比和密度系数对薄膜非线性动力学行为的影响,得出薄膜发生混沌运动的区间,获得了影响薄膜稳定性的主要因素。(4)研究变速度运动薄膜的非线性动力学行为。建立变速度运动薄膜的非线性振动偏微分方程,应用Galerkin截断法将方程中含有的空间变量和时间变量、应力函数和位移函数进行离散,得到变速度运动薄膜的常微分方程。通过分岔图、相图、时程图、Poincaré截面图和功率谱分析了不同初始条件、平均速度、速度变化幅值和长宽比对变速度运动薄膜非线性振动的影响规律,得出了不同参数时系统的周期运动、准周期运动和混沌运动。(5)计及薄膜的材料特性,研究了正交异性运动薄膜的大挠度几何非线性振动。建立正交异性运动薄膜的非线性振动数学模型。通过时程图、相图、Poincaré截面图、功率谱和分岔图揭示系统的非线性动力学行为。分析了速度、长宽比和正交异性系数对运动薄膜非线性振动的影响规律,获得了正交异性薄膜产生混沌运动的区间。综上所述,本文的研究成果为薄膜传输的稳定性和印刷机的结构优化、设计、制造及提速提供理论依据。同时研究成果丰富了薄膜传输的稳定性理论,对提高薄膜产品的套印精度和印刷质量有重要意义。该成果也可以拓展到柔性电子产品的制备和研发中。