改进的本质非线性吸振器宽频吸振参数域研究

考虑到工程的实际应用,对本质非线性吸振器进行了改进,建立了带有弱线性刚度项的强非线性吸振器的振动系统的动力学模型。利用谐波平衡法推导了主系统的频响方程组,分析了线性刚度对宽频吸振效果的影响,发现吸振器中带有一定的弱线性刚度反而能提高宽频减振的性能。计算了激励力与吸振器非线性刚度函数的上、下限值以及宽频吸振的参数域,对此类吸振器的工程应用具有较好的指导意义。对比分析了多频激励下不同吸振器的减振效果：在合适的参数域中,改进后的本质非线性吸振器表现出了很好的宽频减振性能     

吸振器底座对减振效果的影响研究

实际使用的吸振器都具有一定尺寸的安装底座。当吸振器安装于柔性主系统时,底座将影响吸振器的减振效果。针对此问题,利用功率流方法进行仿真研究。建立有底座吸振器和两端固支梁主系统耦合的数学模型。利用该模型对吸振器安装在梁上三个不同位置的情况进行仿真研究,并分析底座尺寸的影响,在此基础上比较两个吸振器和单个吸振器的减振效果。研究结果表明,通过优化吸振器的底座和安装方式能够有效地改善吸振器的减振性能。这为吸振器的工程应用提供一定的参考。     

刚度递增式非光滑纯非线性吸振器的幅频响应特性研究

简谐激励幅值增大到一定程度时,光滑纯非线性吸振器会使主振子产生高分支响应,从而发生突发性失效,为避免失效发生,提出非光滑吸振器的方案。该吸振器在振幅较小时,具有较低的刚度系数,当振幅大于临界值后,刚度系数能够显著增加。利用复变量-平均法推导出系统的慢变方程,并运用最小二乘法分别获得连接光滑和非光滑吸振器的主振子的幅频响应。研究表明,通过合理控制弹簧间隙,非光滑吸振器可以有效抑制高分支响应的发生,激励幅值较小时,两种吸振器的性能非常接近,当系统承受中等激励时,光滑吸振器具有较好的吸振性能,当激励幅值进一步增加,非光滑吸振器则具有显著优势。     

用于平板结构的动力吸振器参数优化设计

多重动力吸振器用于连续体主振系统减振时,其参数需要经过优化设计才能获得最优的减振效果,目前,参数优化设计方法还有待完善。研究平板结构动力吸振器减振参数优化设计方法,将平板-多重动力吸振器系统运动方程化简,推导得到优化的目标函数——动力放大系数函数,采用一种基于偏导数的优化方法得到多重动力吸振器的最优设计参数。通过数值计算和仿真分析验证所设计吸振器的有效性。结果表明,吸振器对平板振动有明显抑制效果,且在振子总质量比相等的条件下,振子数越多,吸振器的减振效果越好,减振频带越宽。     

组合型动力吸振器的减振特性与参数优化

一、组合型动力吸振器的理论分析和参数优化提高减振装置的效率是减振设计中的一个重要问题.已有一些这方面的研究,例如,将若干个动力吸振器并联使用[1,2].本文提出一种组合型动力吸振器,其特点是,在使主系统达到一定减振要求的前提下,减振器的质量比其他同类减振装置的小,结构更紧凑.组合型动力吸振器的模型如图1所示.图中M、K、C表示主系统质量、刚度和阻尼,吸振器部分由两个弹簧K_(d1)、K_(d2),阻尼器C_d,吸振质量m_d组成.其中弹簧K_(d1)和阻尼器C_d     

基于非线性能量吸振器的高耸结构减振分析

非线性能量阱(NES)类型的振子具有宽频吸振的特性,可利用其对高耸结构进行减振。通过建立相应的偏微分运动方程,并利用伽辽金法及Rauscher方法,获得了非线性模态的解析解,揭示了NES振子的吸振原理。再通过非线性有限元分析,对该系统振动特性随NES振子各参数的变化进行了研究。研究结果表明:NES振子存在最优参数从而明显地抑制结构振动,最大可使结构振动减为原来的20%左右;所提出的经验公式可方便地计算NES振子立方非线性刚度系数的最优值,且与有限元计算结果吻合。     

动力吸振器基础变形及参数优化

在Voigt吸振器的基础上进行变形，设计了一种接地刚度吸振器，提出了基于固定点理论的改进方法，计算出系统固定点坐标的闭式解。使用解析和数值方法研究了主系统响应最大幅值，并根据固定点幅值特征进行全局优化，推导出最优固有频率比和最优阻尼比设计公式。通过数值仿真验证了解析解的正确性。在谐波力激励下，与局部、全局优化后的Voigt吸振器和接地阻尼吸振器进行对比，发现接地刚度吸振器经全局优化后的响应峰值和接地阻尼吸振器一致，均小于Voigt吸振器的全局优化峰值和接地阻尼吸振器的局部优化峰值，减振频带宽度最大。与同样应用全局优化的接地阻尼吸振器相比，接地刚度吸振器在接地阻尼吸振器的减振频带内减振性能更好，达到常用阻尼比所需的子系统质量更小。     

考虑弹性振动的城市轨道车辆频变吸振器减振方法

车体轻量化设计是城市轨道车辆技术发展趋势，然而轻量化后的车体可能会引起车辆的弹性振动加剧，导致运行过程中车辆平稳性和乘坐舒适性下降问题。为了有效抑制城市轨道车辆弹性车体的垂向振动、提高车辆乘坐舒适性，利用变刚度机构的系统频率呈非线性变化的特点，建立包含频变吸振器的城市轨道车辆弹性车体垂向动力学模型，提出利用频变吸振器抑制弹性车体垂向振动的减振方法，分析不同速度、不同位置安装频变吸振器的减振效果，指明频变吸振器的优点。通过对比频变吸振器与传统被动式吸振器的减振效果，对频变吸振器抑制车体振动进行评价。结果表明：频变吸振器在不同速度、不同位置均能有效抑制车辆刚性与弹性振动；频变吸振器的优点在于一定程度上能够拓宽被动式吸振器的减振频带，提升吸振器在复杂工况下的减振能力。该工作为利用频变吸振器在城市轨道车辆上的应用提供了参考依据。     

具有隔、吸振双功能减振装置的设计与试验

人们长期以来习惯于把隔振与吸振分割开来,把隔振器和吸振器当成两种不同的振动控制装置分开使用。尽管隔振器能够隔离大部分的振动传递,但是某些机械设备的残余振动仍旧明显。基于现有隔振台座以及橡胶动力吸振器提出一种新的具有隔、吸振双功能的减振装置。在台座内部预制空腔,在空腔底部中央位置预埋支撑杆,在支撑杆上安装橡胶动力吸振器,橡胶动力吸振器不与动力设备发生空间冲突。实验结果表明:当激振频率在吸振器固有频率附近一定范围内漂移时,安装吸振器工况与未安装吸振器工况相比,减振装置的减振效果均有所提高,而且越接近固有频率时减振效果越明显,该减振装置值得尝试。     

具有非线性刚度动力吸振器的隔振系统半主动控制

研究带有非线性刚度吸振器的隔振系统振动稳态响应的半主动控制。动力吸振器和隔振系统（主系统）的刚度均为Duffing类型的非线性刚度。对吸振器的阻尼采用了两种半主动控制策略以减少主系统的振动，并讨论了吸振器刚度的非线性程度，吸振器质量与主系统质量之比及主系统刚度的非线性程度对主系统稳态响应的影响。数值分析结果表明，采用适当的系统参数和控制策略可以有效地改善主系统的稳态响应。     

非线性吸振器的靶能量传递及参数设计

首先通过研究两个非线性耦合振子,阐明了非线性吸振器具有对初始能量的选择性.即吸振系统在一定带宽的初始能量(主结构中初始能量的大小)下具有很强的吸振能力,而随初始能量偏离一定值,吸振器耗散能量的能力有所减弱.随后提出,在不增加吸振器质量的前提下,采用两自由度的非线性吸振器不仅可以使得能量在吸振器中的耗散加快,靶能量传递效果更好,而且在保证吸振效率的同时,吸振器对于初始能量的有效带宽显著增加.给出了两自由度非线性吸振器的质量、阻尼、刚度等参数的设计方法,最后采用数值仿真验证了上述结论.     

悬臂梁式动力吸振器多频减振研究

将悬臂梁作为动力吸振器附加在振动主结构上来达到振动抑制的目的,数值计算分析表明悬臂梁式动力吸振器具有多频减振特性。按照模态理论建立基于悬臂梁的具有集中参数的等效复式动力吸振器模型,悬臂梁的每一阶模态作为一个自由度的弹簧质量系统,把悬臂梁每阶模态的有效模态质量和等效模态刚度作为每一自由度弹簧质量系统的集中质量和刚度。用悬臂梁式动力吸振器的附加动刚度验证等效复式动力吸振器模型的正确性。将悬臂梁式动力吸振器附加在主梁末端,调谐悬臂梁式动力吸振器的前4阶模态达到对主悬臂梁的多频减振效果,证实了悬臂梁式动力吸振器多频减振特性。     

宽频吸振器设计及其刚度控制

针对传统吸振器减振频带狭窄的问题进行半主动吸振器研究,介绍磁流变弹性体的制备原料及配比。基于磁偶极子理论分析磁流变效应。利用Matlab对半主动吸振器进行建模和仿真,并分析其宽频减振性能,针对添加吸振器导致的受控系统共振现象,提出消除共振的刚度控制方法。以磁流变弹性体为弹性元件设计吸振器,通过实验验证所设计吸振器的宽频减振效果,分析受控系统的幅频特性,并对提出的控制方法进行验证。     

被减振物体连接于弹性地基时动力吸振器的设计

当被减振物体连接于弹性地基时,定义被减振物体与弹性地基连接点处的动刚度,给出被减振物体幅频响应和振幅放大系数的计算公式。利用有限元方法计算不同弹性特性的地基与被减振物体连接点处的动刚度。分析被减振物体与弹性地基连接点处的动刚度对被减振物体振动的影响。计算结果表明：当连接点处的动刚度大于５０倍的被减振物体与弹性地基的连接刚度时,可基本忽略弹性地基对吸振器设计的影响。该计算方法和相关结论可为被减振物体连接于弹性地基上时,动力吸振器的设计提供借鉴。     

多孔流体阻尼式动力吸振器的动力学建模及实验研究

针对振动敏感型通信器件的低频减振问题,研究一种多孔流体阻尼式动力吸振器。通过建立吸振器动力学模型,确定动力吸振器刚度和阻尼的最优参数,分析阻尼孔参数对沿程阻尼力和局部阻尼力的影响规律,给出吸振器阻尼的设计方法。在介质分别为水和硅油的情况下,对动力吸振器减振性能进行实验验证,结果显示动力吸振器的吸振频率在1.6 Hz~2 Hz之间,随流体粘度增加,减振效果降低。主振质量吸振后的振动传递率最大可衰减53%左右,表明多孔流体阻尼动力吸振器对于低频振动有较好的抑制效果。     

基于声学黑洞波动控制技术的槽型轨动力吸振器减振降噪特性研究

轨道交通引起的环境振动噪声问题持续增加,即使目前具有多种控制效果良好的减振降噪措施,但仍有望做进一步的提升。在该研究中提出了一种新型的槽型轨道动力吸振器,将声学黑洞波动控制技术与动力吸振原理相结合。该吸振器设计的目标是保证主结构强度与刚度的前提下,采用附加的声学黑洞阻尼振子作为吸能单元,对主结构的振动能量进行传递、吸收与耗散。为了研究声学黑洞型动力吸振器对槽型轨道振动特性和声辐射特性的影响,利用仿真分析对不同类型的动力吸振器下槽型轨道的位移导纳和振动衰减率进行了评估;采用滚动噪声预测模型计算分析了声学黑洞型动力吸振器的降噪效果并探究了其参数对轮轨振动噪声的影响规律。结果表明：槽型轨在800～1 000 Hz频段内的一阶pinned-pinned在未采取措施的情况下振动响应显著,振动衰减率仅为0.68 dB/m,在安装了声学黑洞型动力吸振器之后轨道结构的振动衰减率上升到1.80 dB/m,提高率可达265%。     

局域共振型平板结构的低频振动与声辐射特性分析#br#

抑制低频振动与辐射噪声对提高水下航行器的声隐身性能具有重要意义。首先建立含局域共振元胞的平板结构横向振动模型,采用模态叠加法和谐波平衡法导出耦合振动方程的解析解,其次给出5 Hz～300 Hz范围内平板表面平均振速级与辐射声功率级解析表达式,研究元胞中吸振器参数对平板声振特性的影响,最终对目标频段平板结构的振动控制效果进行优化设计。研究表明：研究的频率范围内,局域共振型平板结构在吸振器固有频率附近会产生能够抑制其低频振动与噪声的频带;随吸振器阻尼的增大,减振频带拓宽且减振降噪性能减弱;多振子元胞具有多个减振频带,频带的叠加使得其低频减振降噪性能优于单振子元胞;经粒子群算法优化后在目标频段单振子、双振子、四振子元胞的减振降噪效率分别可达到26.3 %、29.8 %、29.1 %。研究结果可为水下航行器低频振动以及噪声的控制提供参考。     

局域共振型平板结构的低频振动与声辐射特性分析#br#

抑制低频振动与辐射噪声对提高水下航行器的声隐身性能具有重要意义。首先建立含局域共振元胞的平板结构横向振动模型,采用模态叠加法和谐波平衡法导出耦合振动方程的解析解,其次给出5 Hz～300 Hz范围内平板表面平均振速级与辐射声功率级解析表达式,研究元胞中吸振器参数对平板声振特性的影响,最终对目标频段平板结构的振动控制效果进行优化设计。研究表明：研究的频率范围内,局域共振型平板结构在吸振器固有频率附近会产生能够抑制其低频振动与噪声的频带;随吸振器阻尼的增大,减振频带拓宽且减振降噪性能减弱;多振子元胞具有多个减振频带,频带的叠加使得其低频减振降噪性能优于单振子元胞;经粒子群算法优化后在目标频段单振子、双振子、四振子元胞的减振降噪效率分别可达到26.3 %、29.8 %、29.1 %。研究结果可为水下航行器低频振动以及噪声的控制提供参考。     

负刚度时滞反馈控制动力吸振器的反共振优化

提出一种含接地负刚度弹簧的时滞动力吸振器的反共振峰最小优化方法。首先,研究的模型不考虑时滞位移控制和主系统的阻尼,利用固定点理论得到接地负刚度系统的最优结构参数。其次,考虑优化调节负刚度系数,利用反共振峰最小准则,把反共振点幅值控制在给定的足够小的范围内,得到一组最优结构参数,使调控的反共振频率频带最宽。接着,调节主系统的阻尼系数,得到最终的一组最优结构参数。最后,通过幅频响应和时间历程响应曲线证明了反共振峰最小准则的正确性,并且将该研究结果与其他两种等峰优化的吸振器模型的减振效果进行对比,证明了接地负刚度时滞动力吸振器减振效果的优越性。     

城轨车辆车体多重动力吸振器减振方法研究

为了让动力吸振器在降低轨道车辆车体振动的同时能够更好的适应车下剩余空间,根据多重动力吸振器原理,针对城轨车辆运行的特点,建立了包含多重动力吸振器的轨道车辆垂向振动模型,提出了适用于城市轨道车辆车体多重动力吸振器的设计方法。①讨论了载客量和速度变化对多重动力吸振器的减振性能的影响,指出了传统多重动力吸振器的局限性;②针对轨道车辆振动频率变化频繁的特点,提出了多重动力吸振器的目标频率的优化方法,从而避免了增振的情况出现;③以四条典型城市轨道线路为算例,利用DVA减振指标进行评价,分别获得了不同线路的车体多重动力吸振器的最优目标频率,并验证了该优化方法的有效性。研究结果表明:相同附加质量下,多重动力吸振器对车体的吸振能力要优于单个动力吸振器,考虑到实际的应用,在车体安装四重动力吸振器是较为适宜的选择;经过优化的多重动力吸振器在整个速度区间都能起到很好的减振效果,能够有效避免增振现象的发生;多重动力吸振器的目标频率的设计要针对不同的线路进行调整,特定线路需要特定设计才能发挥出最佳减振能力。该研究的工作为车体多重动力吸振器的研究和应用提供了参考依据。