金属橡胶干摩擦阻尼系统动态性能分析方法的研究

以干摩擦阻尼系统动态性能表征方法的前期研究成果为基础，针对金属橡胶构件的非线性力学性能，分析了金属橡胶构件的干摩擦阻尼的成因，对金属橡胶干摩擦隔振系统的运动微分方程的建立与求解进行了探讨，将方程的数值解与试验结果进行了对比。结果表明，在建立金属橡胶干摩擦阻尼系统的运动微分方程时，可以直接采用非线性恢复力，而不采用当量粘性阻尼项。试验结果表明该方法具有足够的精度。     

金属橡胶材料干摩擦阻尼的产生机理及力学模型

金属橡胶材料干摩擦阻尼、非线性刚度的产生机理是一个较为复杂的问题,其内部存在大量的干摩擦接触,通过螺旋型金属丝相互摩擦接触来损耗振动能量。干摩擦阻尼与物体表面的微观结构密切相关,从微观角度分析了金属橡胶材料干摩擦阻尼的产生机理,欲准确地揭示干摩擦阻尼的减振规律,还必须正确的提出描述干摩擦规律的数学模型。由于金属橡胶客观存在不光滑的非线性泛函本构关系,使得含有干摩擦环节的金属橡胶结构的响应计算问题非常困难。介绍了关于两固体接触表面间的干摩擦问题的四种数学模型,即Sgn摩擦模型、滞迟模型、动态系统中干摩擦力的数值计算模型、三次非线性粘性阻尼双线性滞迟模型,这四种模型为后人在该领域的继续研究奠定了坚实的理论基础。     

螺栓连接接口轴向振动能量耗散特性研究

根据螺栓连接接触面的轴向接触微观特征,将接触面的接触方式分为峰-峰接触和峰-谷切向接触,提出了螺栓连接轴向振动的动力学模型。在假定接触面出现简谐运动条件下,推导出接口阻尼力的解析表达式和接口能量耗散的关系式。该式表明,轴向振动单位周期内的能耗包括粘性阻尼和干摩擦阻尼能耗两部分,这两部分能耗都与振动幅值和固有频率的平方成正比。粘性阻尼能耗与频率比和阻尼比成正比,干摩擦阻尼能耗与接触面峰-谷切向接触压力与总压力之比成正比,而与振动幅度和压缩位移比成反比,与接口的拉压刚度比成非线性关系。     

一个新的非线性迟滞隔振系统动力学模型

提出了一个新的非线性迟滞隔振系统的动力学模型,并导出了系统动力学模型的实用表达式。该模型由非线性刚度和非线性阻尼构造,迟滞非线性阻尼力被表示为位移的函数,从而使数值计算变得简单易行,试验中的测量工作减少。模型中的各个参数物理意义明晰,各阶刚度系数能很好地反映系统中存在的线性和非线性特性,而阻尼函数能很好地反映系统的迟滞和耗能特性,运用阻尼函数还可对隔振系统中可能存在的干摩擦阻尼、粘性阻尼及高阶阻尼等各种阻尼成分进行有效的识别。     

含有非线性摩擦阻尼的失谐叶盘系统受迫响应研究

基于谐波平衡法,提出一种可用于分析含有非线性摩擦阻尼叶盘振动响应的多谐波法,对含有非线性干摩擦阻尼的失谐叶盘系统的受迫响应进行仿真计算.研究失谐叶盘系统在不同的耦合强度、失谐程度、粘性阻尼系数、干摩擦强度等系统参数影响下的受迫响应特性.同时对叶片的非线性干摩擦阻尼的散乱失谐和刚度失谐的耦合影响进行研究,总结含有非线性干摩擦阻尼的失谐叶盘系统的受迫响应规律.     

用于飞轮微振动抑制的黏弹性-干摩擦阻尼环设计

工程界采用阻尼环抑制飞轮的发射段振动放大和在轨微振动,其抑振机理之一为动力吸振器。受飞轮工作环境的宽域温差影响,阻尼环中采用的黏弹性材料的阻尼和刚度性能将发生变化,破坏有阻尼动力吸振器工作的最优参数条件。针对该问题,进一步研究阻尼环各界面可能存在的干摩擦阻尼的影响机理。建立了黏弹性-干摩擦阻尼环-飞轮系统的多自由度集中参数模型,首先不考虑干摩擦阻尼,根据飞轮系统的有效模态质量确定了黏弹性阻尼环的最优参数;然后以该最优参数为初值,利用遗传算法得到了干摩擦阻尼环和黏弹性-干摩擦阻尼环的最优参数。对比分析了黏弹性阻尼环、干摩擦阻尼环和黏弹性-干摩擦阻尼环在最优参数及非最优参数下飞轮传递到基础的扰动力响应。结果表明,干摩擦阻尼能进一步拓宽黏弹性阻尼环的抑振频率范围,并提高其鲁棒性。     

含非线性干摩擦与粘滞阻尼系统的参数辨识

推导了含有理想干摩擦环节的单自由度振动系统在加速度域的参数分离及辨识方法,结合EMD(Empirical Mode Decomposition,简称EMD)经验模态信号筛分技术,用含噪声的加速度衰减响应信号对系统进行了参数分离及辨识.仿真结果表明,粘滞阻尼辨识精度达到了97.068%,干摩擦阻尼辨识精度达到了95.43%.将该方法应用于某化工厂管道组成的振动系统,成功地进行了粘滞阻尼和干摩擦阻尼辨识.     

GWF减振器阻尼参数优化

以GWF-5型减振器为研究对象，分析了其阻尼结构设计，设计了试验方案，提取阻尼数值并对数值进行数学处理，得出了阻尼力及阻尼片挠度的函数公式。从缓冲系统受冲击时的位移响应出发，建立减振器阻尼参数优化模型，利用遗传算法进行了优化设计。     

一种微裂纹摩擦阻尼分析模型

由微裂纹引起的摩擦阻尼普遍存在于各种材料结构中。研究了由微裂纹摩擦引起的能量耗散与摩擦阻尼。建立了包含微裂纹的单胞模型,基于单胞模型建立了包含任意裂纹角度的悬臂梁模型,分析了含有微裂纹的悬臂梁的能量耗散、摩擦阻尼,并与数值仿真结果进行了对比。结果显示,能量耗散、摩擦阻尼都与裂纹的密度有着很大的关系,所建立的理论模型与数值模拟结果有较好的一致性。     

非阻塞性颗粒阻尼中颗粒摩擦耗能的仿真计算

非阻塞性颗粒阻尼技术是９０ 年代发展起来的一种新的阻尼技术,已经在航空、航天等领域得到广泛的应用。本文对粉体颗粒（ｄ＜ １ｍ ｍ ）之间的摩擦损耗的能量进行了研究,建立了颗粒摩擦损耗能量的理论模型,并进行了数值仿真,对其摩擦产生的阻尼进行了定量的计算,得到了摩擦阻尼和粉体颗粒之间的关系,对揭示粉体的阻尼机理有重要的意义。     

Evaluation of transmissibility for a class of nonlinear passive vibration isolators

In this study, the concept of Output Frequency Response Functions (OFRFs) is applied to represent the transmissibility of nonlinear isolators in frequency domain. With the OFRFs estimated from numerical simulation responses, an explicit analytical relationship between the transmissibility and the nonlinear characteristic parameters is derived for a wide class of nonlinear isolators that have nonlinear anti-symmetric damping characteristics and a comprehensive pattern about how the nonlinear damping characteristic parameters might affect the force and displacement transmissibility is built for the vibration isolators. The results reveal that it is reasonable to analyze the force and displacement transmissibility of the nonlinear isolators by simply investigating the fundamental harmonic components of the force and displacement outputs of the nonlinear isolators, and the introduction of a nonlinear anti-symmetric damping into vibration isolators can significantly suppress both the force and displacement transmissibility over the resonant frequency region, but has almost no effect on the transmissibility at non-resonant regions. These conclusions are of significant importance in the analysis and design of the nonlinear vibration isolators with nonlinear anti-symmetric damping.     

地震多点反应谱模型存在缺陷的改进与验证

推导出基于位移和位移 速度输入模型的多点反应谱。阐述了基于位移输入模型所导出反应谱的缺陷及其逻辑必然性,说明了基于加速度模型导出的多点反应谱计算结果有效的偶然性、必然性及其适用范围,并给出数值算例予以验证。分析表明：基于位移 速度导出的多点反应谱理论严格;基于位移输入模型导出的多点反应谱会导致底部单元内力不收敛,计算结果不合理;基于加速度输入模型导出的多点反应谱结果虽然有效,但适用于经典阻尼体系,在推导过程中的忽略项在理论上具有误差相互抵消的特点。     

变排量非对称轴向柱塞泵控制性能分析

变排量非对称轴向柱塞泵直接控制非对称液压缸闭式系统具有能效高、结构紧凑等优势.针对变排量三配流窗口轴向柱塞泵存在变量阻力矩脉动大、斜盘倾角振荡频率高等问题,提出在变排量机构中增加阻尼孔以提高变排量控制性能的方案,推导了变排量控制系统的传递函数;通过AMESim仿真模型分别研究了有无阻尼孔情况下的斜盘倾角振荡、变量缸活塞...     

基于实验数据的PCB组件模型修正和阻尼选择

基于三维CAD模型建立了某航空电子设备PCB组件的有限元仿真模型。通过有限元模态分析结果与实验模态分析结果的对比,验证了有限元模型的正确性。在此基础上进行了3种不同阻尼设置下的随机振动分析,并进行了实物的随机振动实验。分别比较了仿真和实验得到的均方根(RMS)值和功率谱密度(PSD)响应。最后得出结论:常数阻尼比0.01并叠加模态阻尼时的仿真结果与实验数据最接近;模态分析时应覆盖激励谱的全部频率。     

Non-parametric simultaneous identification of both the nonlinear damping and restoring characteristics of nonlinear systems whose dampings depend on velocity alone

This paper presents a general method, which is aimed at identifying both the nonlinear damping and restoring characteristics of nonlinear oscillation systems in which the nonlinear damping is characterized as a function of velocity alone. The method developed for this simultaneous identification involves the non-parametric identification of nonlinear systems. Both system displacement and velocity responses are required for its implementation. However, the numerical approach to this method results in the instability of the numerical solutions, which also means that the solutions identified lack of stability properties. This difficulty is solved by employing a stabilization technique (or regularization). Although the method presented herein is built on the basis of the measurement of the system displacement and velocity responses, a conceptual systematic procedure is also proposed to describe how the system’s acceleration response can be used for simultaneous identification. Finally, an example involving a highly nonlinear system is presented to demonstrate the proposed method’s workability for simultaneous nonlinear system identification.     

一种磁悬浮离心式心脏泵刚度与阻尼特性分析

针对一种磁悬浮离心式心脏泵系统的动态特性,需要分析其刚度与阻尼。为此,分析了径向永磁轴承和开关磁阻电机的径向力学特性,得到磁悬浮转子径向运动方程和控制系统框图; 并结合PD控制器,推导出系统径向刚度与阻尼数学表达式,最后通过实例仿真,得到径向刚度与阻尼特性曲线。研究表明,比例和滤波环节对系统动刚度、阻尼比和固有频率均有显著影响,且在低频段,微分系数与阻尼比近似成正比关系。上述研究为磁悬浮离心式心脏泵控制系统的设计和磁悬浮转子径向位移控制提供理论指导。     

Distributed formation control of fractional-order multi-agent systems with relative damping and nonuniform time-delays

A novel formation control law in the case of relative damping and nonuniform time-delays is proposed for fractional-order multi-agent systems(FOMASs) in this paper. The nonuniform time-delays can be generally divided into symmetric and asymmetric time-delays. Hence, the formation control algorithm for FOMASs in the case of symmetric time-delays and relative damping is first studied under an undirected network topology. Then, the formation control algorithm for FOMASs in the case of asymmetric time-delays and relative damping is studied under a directed network topology. By the means of frequency-domain theory, algebra graph theory and matrix theory, sufficient conditions are derived to ensure the formation control of FOMASs in the case of nonuniform time-delays and relative damping. Finally, several numerical examples are given and the corresponding simulations are provided to demonstrate the correctness of obtained results.     

连通式油气悬挂系统阻尼特性分析

现有的对油气悬挂阻尼的分析主要集中在悬挂缸内的阻尼孔和单向阀.建立了连通式油气悬挂阻尼力的计算公式,并通过仿真分析表明,液压软管的阻尼特性不可忽略.通过等效能量法,建立了连通式油气悬挂系统的等效压缩阻尼比和等效复原阻尼比.指出了进行连通式油气悬挂系统的阻尼特性设计时,需要合理的选择阻尼孔、单向阀以及管路阻尼,使得阻尼特性得到最佳匹配.     

基于压电摩擦阻尼的四参数隔振系统等效建模与频变阻尼特性分析

在轨卫星搭载的高精度有效载荷对环境微振动异常敏感,从而对隔振系统的振动衰减性能提出了更高的要求。传统两参数被动隔振系统提高隔振性能时,常采用添加定常阻尼进行能量耗散的方式,但存在低频共振峰抑制与高频快速衰减不能兼顾的固有矛盾问题。为了解决这一问题,一种能够实现阻尼特性基于频率变化的四参数隔振系统被提出,采用归一化方法建立其系统传递率与等效阻尼理论模型,并与两参数和三参数隔振系统进行对比分析。基于四参数系统的频变阻尼等效理论,设计一种基于压电陶瓷致动器产生摩擦阻尼的具象化四参数隔振系统,考虑非线性摩擦阻尼的融合问题,并分析中间等效质量参数对阻尼频变特性的影响规律,最后对其频变阻尼特性和隔振性能进行了仿真与实验验证。结果表明：时域上,四参数隔振系统对随机信号的隔振率达到91.1%;频域上,相较常值小阻尼系统,四参数隔振系统在低频共振处的峰值性能提升5.46dB,且高频段保持相近的快速衰减,表现出低频大阻尼、高频小阻尼的频变阻尼特性。仿真与实验结果均表明,系统能够解决被动隔振系统中存在的高低频隔振性能之间的矛盾问题。     

四足机器人液压驱动单元变刚度和变阻尼负载特性的模拟方法

基于机理建模方法建立了液压驱动单元位置控制系统数学模型,针对不同环境结构下负载刚度和负载阻尼的动态变化特性,把位置控制环作为控制器内环,推导了一种变刚度和变阻尼负载特性的模拟方法。建立了负载特性模拟方法的仿真模型,并在液压驱动单元性能测试平台上进行了模拟方法的实验测试,研究了斜坡阶跃负载力和正弦负载力下变刚度和变阻尼负载特性的模拟效果。研究结果表明：设计的模拟方法能够较好地模拟环境刚度参数变化、阻尼参数变化,以及刚度参数和阻尼参数同时变化时的负载特性。