间隙非线性对惯容-橡胶复合隔振器位移响应的影响研究

为研究间隙非线性对惯容-橡胶复合隔振器位移响应的影响,建立了含间隙的非线性并联式Ⅱ型ISD隔振系统和非线性动力学方程。使用四阶和五阶龙格-库塔法在Matlab中对该非线性方程进行数值求解,以不含间隙的线性方程作为对比,通过分岔图、相位图、庞加莱截面图研究了非线性系统的动力学特性,以及非线性方程和线性方程产生明显的数值解偏差时间隙的取值范围;加工了惯容-橡胶复合隔振器试验样品,在MTS电液伺服试验台上进行了复合隔振器的位移响应试验,试验结论与理论分析结论相吻合。研究结果表明轻微的间隙不会影响到惯容-橡胶复合隔振器的位移响应,但其力学性能会受到影响。     

柴油发电机组双层隔振的分析与试验研究

分析柴油发电机组双层隔振系统的动力学特性,分析不同质量比、刚度比的双层隔振系统的传递特性,分析表明对于双层隔振系统应降低上层隔振器的刚度而增加下层隔振器的刚度;应减少公共底座和柴油发电机组的质量比,以有利于提高减振效果.通过对柴油发电机组双层隔振装置的实船测量分析验证上述分析结论的正确性.     

天棚半主动惯容隔振器动态特性研究

基于"惯容-弹簧-阻尼"的三元件并联式被动惯容隔振器能进一步拓宽传统线性隔振器的隔振频带,但高频隔振性能显著恶化,为此提出基于天棚惯容控制的半主动惯容隔振器以改善高频隔振性能。天棚惯容控制策略采用基于绝对-相对加速度切换控制来调整半主动惯容器的惯质系数在最大与最小值之间切换,以近似模拟理想天棚惯容器的力学特性。研究天棚半主动惯容隔振器在基础简谐位移激励下的动态特性,通过平均法求解系统的近似解析解,并用数值解进行验证。结果表明与被动惯容隔振器相比,天棚半主动惯容隔振器的绝对位移峰值和传递率峰值更低,隔振频带更宽,高频绝对位移传递率明显降低,具有显著优势。     

基于相对加速度-相对速度控制的半主动惯容隔振器动态特性研究

将惯质系数可调的半主动惯容器应用到隔振器中,根据其力学特性,提出相对加速度-相对速度控制策略调节半主动惯容器的惯质系数在最大与最小惯质系数间切换。研究三元件并联式与串联式半主动惯容隔振器在基础简谐激励下的动态特性,运用平均法求解系统的动态响应,并与数值解进行对比。定义动态位移峰值、绝对位移传递率峰值、隔振频带以及高频带的绝对位移传递率四个性能评价指标来评价系统的隔振性能,并与被动惯容隔振器进行对比分析。研究表明相较被动惯容隔振器,半主动惯容隔振器有更好的隔振性能。     

带惯容器的非线性隔振器对双层隔振系统动态特性影响分析

在高静低动刚度双层隔振器中引入惯容器,建立双层隔振系统动力学分析模型,利用谐波平衡法计算得到隔振系统动力学特性和传递特性,讨论惯容器惯容值、水平弹簧预压缩长度、刚度、阻尼系数等器件参数对隔振系统隔振性能的影响。研究结果表明,惯容器能够形成反共振频率,降低隔振器的共振频率,使得隔振器具有更低的隔振频段,进一步改善隔振器低频性能;同时惯容器对于减小隔振器的质量,实现隔振器轻量化设计也具有重要的积极意义。此外,非线性隔振系统较之对应的线性系统在隔振性能上也有更好的表现。     

复合式低频隔振器的理论建模及其性能分析

抑制低频振动是当前振动领域的一个热点问题,将惯容器与液压蓄能器结合在一起,同时利用形状记忆合金弹簧的超弹性,设计了一种将惯容器和拟零刚度隔振结合的复合式超低频隔振器。说明了超低频隔振的原理,分析了隔振器的力传递比,研究了惯容器惯容值以及弹簧刚度对系统谐振频率的影响。计算结果表明,所设计的超低频隔振器的谐振频率可以降低至1 Hz以内。     

一种小动静比橡胶隔振器仿真与试验

通过隔振器内部结构设计,在保证承载能力的同时降低橡胶隔振器的动态刚度。开展橡胶隔振器的静态变形、在给定静变形下的动态仿真分析,表明该隔振器在静态力-位移曲线上具有负斜率特性,对应隔振器内部结构的失稳变形;进行隔振器的静压试验、动态试验和隔振系统中的振动传递试验,结果表明,静态力-位移曲线试验结果呈现负斜率特性,在静态曲线上不同工作点处的固有频率呈现负斜率处最小的特性。     

一种具有几何非线性的斜置式惯容隔振器动态特性研究

提出一种具有几何非线性的斜置式惯容隔振器,表现在惯容器在承载质量运动方向上的力是非线性的以及动力学方程中的加速度项是非线性的,采用谐波平衡法求得系统的动力学响应,并与数值解进行对比。用动态位移峰值,传递率峰值和隔振频带来评价斜置式惯容隔振器的隔振性能,并与线性隔振器进行对比分析。研究表明当激励力幅值较小时,与线性隔振器相比,斜置式惯容隔振器的力传递率峰值较小,隔振频带较宽,而动态位移峰值较大。     

大型船用柴油发电机组浮筏隔振系统设计与优化

浮筏隔振技术已在船舶的减振降噪中取得显著的进展,对于大型船用设备的浮筏隔振装置,需要使用较多的隔振器来承担设备重量,且隔振效果也欠佳。为改善大型船用设备浮筏隔振系统的隔振性能,节约隔振器成本,以船用柴油发电机组为隔振对象,比较气囊型隔振器和橡胶型隔振器的特点,提出四种浮筏隔振系统方案,并利用ANSYS有限元软件对四种方案进行仿真分析,采用振级落差法对各方案隔振性能进行评估。结果表明：双层气囊浮筏隔振系统方案的隔振性能更为优越,方案优化后可以有效减少隔振器的使用数量,能够充分解决大型设备的隔振问题,为以后大型装置浮筏系统的设计提供参考。     

电梯垂直低频隔振器设计与分析

针对曳引电梯低频振动难以降低的难题。基于准零刚度原理,采用理论建模、有限元分析相结合的方法分析并研制了屈曲弹簧钢板和圆柱橡胶组合式新型轿底低频隔振器,同时对圆柱橡胶、弹簧钢板及其组合低频隔振器分别进行静载力学试验以及动态隔振性能试验。研究表明,该新型低频隔振器平衡位置处的平均刚度小于20 N/mm,电梯轿厢的固有频率降低到1 Hz,隔振起始频率降低81.80%;弹簧钢板的尺寸和屈曲量以及圆柱橡胶的尺寸及其硬度是影响低频隔振器性能的关键参数,通过以上参数的相互匹配,可提高承载能力和降低组合刚度;该新型低频隔振器在保证静态稳定性的同时,实现了轿厢的低频隔振,提高乘坐电梯的舒适性。     

船用柴油发电机组非线性隔振系统动态特性分析

以计算多体动力学理论为指导,以船舶柴油发电机组的抗冲击研究为背景,建立了柴油发电机组的多体动力学以及线性隔振系统模型,并通过实验验证模型的正确性;在此基础上构建机组的非线性隔振系统,并对机组额定工况以及冲击条件下隔振系统的动态特性进行分析,结果表明非线性隔振系统较线性隔振系统有良好的隔振效果。文中的建模与求解方法较数学建模与求解简单易行,对隔振器选型与安装、非线性隔振器的参数化设计与优化、其它船用机械的抗冲击研究奠定了一定的工程应用基础。     

船舶管路系统弹性隔振试验

针对船舶某管路系统夹环隔振和弹性隔振两种隔振方式,采用激振器和水泵两种激励源对该管路系统进行激励试验,并用振动测量系统采集隔振器的振动加速度值,通过频谱分析方法分析振级落差来评判两种隔振方式的隔振效果,为正确选用管路系统弹性隔振方式提供理论依据。试验结果表明,激励源对管路隔振性能影响很大,弹性隔振器能有效控制低频管路振动,降低传递到试验平台板上的振动能量,其隔振效果优于一般的管路隔振器。     

一类准零刚度橡胶隔振器研究

设计具有准零刚度特性的碟形橡胶隔振器,分别从模型试验和数值模拟两方面对该系统的刚度特性进行研究。试验包括:利用邵氏硬度为60的天然橡胶制作隔振器和标准拉伸试件,通过单轴试验得到橡胶材料参数;采用静压试验分析隔振器的刚度特性并进行刚度补偿,有效拓宽低刚度区域;构造一个单自由度系统并进行振动试验,比较底直径、厚度、倾角对橡胶隔振器固有频率的影响,指出单个隔振器有效隔振的工作条件。通过刚度补偿解决单个橡胶隔振器失稳的问题,提高承载力并降低系统的固有频率达50%,有效拓宽隔振区间。数值模拟包括:模拟静刚度,即通过位移加载模拟出与实验比较接近的结果,证明有限元建模的有效性;同时验证有关文献中简化公式的有效性,可将其用于前期设计。     

含间隙非线性的惯容橡胶复合隔振系统可靠性分析

大多数惯容系统的研究未考虑间隙非线性的影响,有研究表明,大间隙的产生对系统响应的影响不可忽略。该文建立了含间隙非线性的惯容-橡胶复合隔振系统的随机微分方程,基于随机非线性分析方法,推导了系统响应的统计矩,计算了系统响应的概率密度函数,利用首超可靠性分析理论求得了系统的失效概率,并分析了间隙对系统响应的统计特性及可靠性的影响。同时,也考虑了非平稳激励下间隙非线性对系统响应及可靠性的影响。结果表明,间隙值变大时,系统响应的统计矩变大,概率密度函数曲线快速发散,系统的失效概率迅速增加,这与确定性分析得到的结果不同,在设计隔振器时应当考虑间隙对系统动力可靠性的影响。     

反共振双层隔振系统分析

提出以反共振隔振方法进行双层隔振系统设计,在不降低隔振区传递率衰减速率的条件下,抑制共振峰值改善双层隔振性能。针对三型单惯容反共振隔振器(anti-resonant vibration isolator, AVI),进行了结构选型分析,优选了二级串联型三元件反共振隔振器用于双层隔振系统;基于传递曲线存在与阻尼无关的固定点性质,建立了反共振双层隔振系统的调谐优化方法;考虑了反共振隔振器作为上层和下层隔振装置两种情形,根据所建立的优化方法分别得到了两种情形下刚度比和阻尼比的优化数值解,分析了调谐状态下共振峰值关于质量比的变化规律,最后讨论了传统隔振器(conventional vibration isolator, CVI)阻尼的影响。结果表明：反共振隔振器在共振区有效抑制共振峰值,在隔振区保持双层隔振传递率衰减速率;共振峰值与质量比成负相关性;传统隔振器阻尼对反共振隔振效果不产生实质影响,但改变隔振区传递率衰减速率。     

流体微振动隔振器的热振耦合特性研究

隔振是一种航天器振动控制的重要方法,隔振器动力学特性的理论研究是隔振设计的重要基础。针对一种航天新型黏性流体微振动隔振器,基于非牛顿流体物理属性、隔振器宏观传热特性、运载火箭-卫星轴向振动特性,提出了发射段的隔振器及运载火箭-卫星-隔振器系统的非线性热-振耦合模型;通过自行设计基础激励试验测试平台,对不同环境温度下的流体阻尼系数和体积刚度系数进行测试,并将试验得到的阻尼、刚度数据输入隔振模型中进行仿真分析。研究结果表明,隔振系统具有时变性和非线性,流体黏性热导致共振频率漂移、共振幅值变化,隔振器性能与激励幅值、激励频率相关,需要采用新的"共振带"和"隔振带"的概念进行设计;理论模型和研究方法可为隔振器热振耦合特性评估、优化设计及工程应用提供理论依据和参考。     

金属橡胶非线性隔振器试验研究与参数分析

研究了变激励条件下金属橡胶非线性隔振器的参数变化。以某型隔振器为研究对象,对其进行了静态试验及不同正弦激励条件下动态试验。借助双折线泛函本构关系的本构模型,利用粒子群优化算法对不同激励条件下的隔振器模型参数进行了识别,通过识别参数的对比得到了隔振器各参数在不同激励情况下的变化趋势。结果显示对金属橡胶非线性隔振系统进行动力学分析时,必须首先对实际工况下隔振器进行动态试验。再通过参数识别获取隔振器准确的数学模型,才能对金属橡胶隔振系统进行准确的动力学分析。为金属橡胶隔振系统的动力学分析提供了一般方法。     

压电-黏弹性材料混合隔振器的设计与研究

为了降低振动载荷对结构的影响,以叠层式压电作动器作为主动隔振元件,以黏弹性材料作为主体设计被动隔振元件,提出了一种新型混合隔振器。以模拟刚体卫星为研究对象,建立了整星混合隔振系统的动力学模型,对混合隔振器的隔振原理进行了理论分析和数值仿真,在此基础上,利用单输入多输出PID控制方法设计主动控制器,对模拟刚体卫星混合隔振系统进行了试验研究。仿真和试验结果表明,与单纯被动隔振器相比,混合隔振器能够有效降低传递到结构上的振动载荷,特别是在结构固有频率附近隔振效果更加明显,从而显著提高了结构的安全性和可靠性。     

SWATH型科考船柴油发电机组气囊隔振设计方案

小水线面双体船(small waterplane area twin-hull ship,SWATH)型科考船作为承担远洋深海科考任务的特种船舶,对船舶的水下辐射噪声和自噪声控制十分严格。为了控制SWATH型科考船自噪声,针对科考船上主要振动噪声源1 100 kW柴油发电机组采用气囊隔振技术,进行机组气囊隔振系统的设计和计算分析校核,并通过振动测试证明柴油发电机组气囊隔振设计方案具有良好隔振效果,可很好抑制振动源向船体的振动传递,从而降低全船自噪声。     

舱筏结构动态特性的理论与试验研究

为充分利用舱段动力舱空间和提高其隐蔽性能，对辅机设备采用了侧挂式浮筏隔振设计。以带电机组的浮筏隔振装置的舱段为研究对象，利用试验和理论计算的方法确定发电机组与实际工作状态一致的激励力，同时考虑浮筏隔振系统橡胶隔振器的非线性动刚度，采用有限元和边界元相结合的流固耦合理论，研究浮筏隔振系统的参数变化对舱段振动特性的影响规律。通过舱段缩比模型水下试验验证了理论计算方法的可靠性和侧挂式浮筏系统的隔振效果。