滚球型准零刚度隔振器的特性分析

针对工程实践中的低频隔振难题,提出一种紧凑的、带滚球装置的准零刚度隔振器。首先,对隔振器进行了静力学分析,得到了实现准零刚度的参数条件;其次,建立了隔振系统动力学模型,利用谐波平衡法分析了系统频响特性及隔振性能,讨论了激励幅值和阻尼对响应的影响;最后,利用ADAMS对系统动力学特性进行仿真及隔振效果评估。结果表明,与相应的线性隔振系统相比,准零刚度隔振器的起始隔振频率显著降低,且在低频范围内力传递率比线性系统低得多。因此,滚球装置提供的负刚度明显降低了系统竖向总刚度,使系统具有优异的低频隔振性能,更重要的是紧凑的设计使其更易工程化。     

一种悬臂梁组合几何非线性结构准零刚度隔振器研究

为拓宽被动隔振器的隔振频率范围,实现低频甚至超低频隔振,研究了一种由负刚度机构与线性弹簧并联构成的准零刚度隔振器,其中负刚度机构由悬臂梁组合几何非线性结构构成。建立隔振器的静、动力学模型,得出了隔振器的恢复力-位移、刚度-位移曲线;分析隔振器在力激励下的幅频响应特性和稳定性,得出了阻尼及激励幅值对其隔振性能的影响规律。设计搭建机械式振动实验装置,对隔振器进行试验研究。理论分析及实验结果表明,在相同静态承载力下,所设计隔振器较对应线性隔振器,隔振频带更宽、隔振性能更优。本研究为准零刚度隔振器的设计提供了新的思路。     

准零刚度微振动隔振器的原理和性能研究

使用屈曲欧拉梁负刚度调节机构和线性隔振器并联,设计了一种准零刚度隔振器。该隔振器的特点是加载后,系统在平衡点位置的动态刚度为零,同时保留原线性隔振器的承载能力。使用更高阶的泰勒展开来简化系统的回复力,在激励幅值较大时提高了谐波平衡法的响应求解精度。通过求解零刚度隔振器和线性隔振器的力传递率,比较了两种隔振器的性能。结果显示,准零刚度隔振器具有比线性隔振器更宽的隔振频带以及更小的共振放大系数。随着激励幅值的减小,准零刚度隔振器性能变得更好,甚至出现无共振峰的全频段振动衰减。本文所设计的准零刚度隔振器为小幅值振动甚至微振动的隔离提供了新的思路。     

含凸轮-滚轮机构的准零刚度系统隔振特性实验研究

提出了一类含凸轮-滚轮机构的准零刚度隔振器,进行了静力学分析,给出了具有分段非线性的回复力;建立了隔振系统的运动方程,并利用谐波平衡法得到了主共振响应的一次近似解析解,给出了凸轮-滚轮保持接触的参数条件,并分析了保持接触情况下的力传递率;最后,对准零刚度隔振系统进行了激振实验分析,测定了不同工况下的力传递率,并与相应的线性系统进行了对比。结果表明：通过引入凸轮-滚轮负刚度机构,有效降低了起始隔振频率,抑制了共振,提高了隔振效果,因此,该准零刚度隔振器具有良好的低频隔振性能;凸轮-滚轮保持接触的前提下,激励幅值越大,负刚度机构越易发挥作用,隔振效果更显著。     

立方速度反馈控制的准零刚度隔振器动力学特性分析

针对传统线性被动隔振系统中存在降低固有频率及提高承载力、抑制共振峰值及改善高频传递特性这两对矛盾,本文采用斜置弹簧作为负刚度调节机构与正刚度弹性元件并联组成准零刚度隔振器,并将立方速度反馈控制策略引入到准零刚度隔振器的主动控制中。采用多尺度法求得受控系统的主共振、亚谐共振响应,利用Sylvester结式法获得系统不发生跳跃现象的临界激励幅值和跳跃频率并研究系统的传递特性。与线性隔振系统相比,准零刚度隔振器具有高静低动刚度特性,能提高系统的承载力并降低固有频率。与被动隔振系统相比,采用立方速度反馈控制的准零刚度隔振器主共振峰处的幅值及亚谐共振存在区域逐渐减小,力传递率共振峰处的幅值降低且高频传递特性得到有效改善,对提高准零刚度隔振器的隔振性能具有理论指导意义。     

超低频非线性隔振器的对比分析

简要介绍两种典型的基于正负刚度并联的超低频非线性隔振器(纯弹簧机构隔振器和凸轮-滚轮-弹簧组合机构隔振器)的机理,深入研究两种隔振器的非线性刚度参数对隔振器的准零刚度特性的影响,以及外部激励幅值对隔振器的隔振效率的影响。通过参数配置基本相同的两种非线性隔振器和相应的线性隔振器的性能对比研究,验证凸轮-滚轮-弹簧组合的非线性隔振器在准零刚度特性范围和外部激励幅值范围上均有明显优势。研究结果对于超低频非线性隔振器的工程应用开发具有一定的指导意义。     

新型准零刚度隔振系统的设计与研究

通过并联具有负刚度特性的碟形弹簧与线性正刚度弹簧,设计了一种新型准零刚度隔振系统。通过静力学特性研究,建立了系统的力-位移和刚度-位移关系表达式,获取了系统在平衡位置具有准零刚度的参数条件;通过动力学特性研究,建立了系统分别在简谐力和简谐位移激励下的非线性动力学方程,应用平均法分析了系统参数和激励幅值对系统力传递率和位移传递率的影响,并与其等效线性系统进行了比较,证明了该系统在隔离低频和超低频振动时具有优异的隔振性能,为该新型准零刚度隔振系统的设计应用提供了理论指导。     

两端固支屈曲梁准零刚度隔振器的微振动隔振性能分析

航天器微振动具有幅值低、频带宽的特点,传统的被动隔振器难以对其有效隔离,两端固支屈曲梁准零刚度隔振器具有高静刚度低动刚度特性,且避免了铰接引入的间隙和摩擦,可适用于微振动隔振;对该隔振系统的动力学特性和隔振特性进行了分析;推导了屈曲梁正负刚度并联系统的零刚度条件,利用谐波平衡法得到系统阻尼、扰动幅值对系统隔振性能的影响;通过SIMULINK仿真对隔振系统的性能进行了验证。结果表明,该隔振系统低频隔振性能优于线性系统,可有效隔离微振动。     

一种准零刚度车载隔振系统的设计与试验研究

针对车辆行驶工况环境以及振动频率,研制了一种空间占比小、安装方便的准零刚度(quasi-zero-stiffness,QZS)车载隔振系统。将垂向弹簧与两个对称的负刚度结构并联,负刚度机构用于刚度校正,通过静力学特性分析,初步确定了系统在平衡位置具有准零刚度的参数条件,在推导中引入了加工误差系数,分析了加工误差系数对系统准零刚度的影响机理。建立了系统非线性动力学方程,采用平均法求解了系统在车体简谐位移激励下的动力学响应,分析了系统参数和激励幅值对位移传递率的影响。在此基础上,设计制作了准零刚度隔振系统,进行了不同激励幅值、激励频率下的测试,得到了实测的位移传递率幅频响应曲线,并与理论计算结果进行了比较。另外,还通过TruckSim/Simulink联合仿真进行了车载随机激励工况仿真分析。研究表明,试验与理论结果吻合较好,验证了准零刚度隔振系统理论建模和分析方法的正确性。准零刚度的起始隔振频率在1.4 Hz左右,优于线性系统的起始隔振频率2.9 Hz。与车体相应相比,隔振后的位移响应均方根值降低80%以上,加速度均方根值降低90%左右,且稳态时准零刚度隔振系统的稳定性较好,具有良好的隔振性能。     

一种准零刚度隔振器的特性分析与实验研究

将五个线性弹簧并联组合,设计出一种具有高静态刚度、低动态刚度的非线性低频隔振器。分析了系统的刚度特性,给出了系统的准零刚度(QZS)条件。利用谐波平衡法分析了系统的动力学特性,得出了系统的力传递率,并分析了阻尼及激励力对系统传递率的影响。为了验证QZS系统的隔振性能,进行了一系列的实验研究。实验结果表明,QZS隔振器的低频隔振性能明显优于相应的线性系统。     

Stress analysis of a strip with a step and a crack

Stress analysis for a strip of which widths are different at the right and left handsides is carried out for before and after occurrence of a crack at a corner of a step. The strip is analyzed as a thin plate bending problem subject to transverse bending and torsion, and as a plane eleastic problem subject to bending in the plane and uniaxial tension. The rational mapping function of a sum of fractional expressions and complex variable method are used. Stress distribution and stress intensity factors are obtained.     

Dispersion of a solute in a Poiseuille flow of a viscoelastic fluid

Gill and Sankarasubramanian's analysis of the dispersion of Newtonian fluids in laminar flow between two parallel walls is extended to the flow of non-Newtonian viscoelastic fluids (known as Phan-Thein-Tanner (PTT)). Using a generalized dispersion model which is valid for all times after the solute injection, the diffusion coefficient K_i(t) is obtained exactly and numerically for linearized and exponential forms of the PTT fluids, respectively. The analysis leads to the novel result for K₁ and K₂(t) (which is a measure of the longitudinal dispersion coefficient of the solute). It is found that the value of K₂(t) depends on the value of Deborah number (De=a measure of the level of elasticity in the fluid) whereas the value of K₁ is constant in both cases. Finally, the effect of the Deborah number on the axial distribution of the mean concentration θ_m is investigated in detail.     

Strength analysis of a split sleeve in a pipe containing a defect

We study the decrease in the strength of a pipe containing an artificial defect. On the basis of the analytic and numerical models, we consider the influence of the structural features of a split sleeve on its load-carrying ability. We also analyze the joint operation of a sleeve and a pipe containing an artificially made axial surface defect. The results of the numerical analysis are compared with the experimental data. Translated from Problemy Prochnosti, No. 2, pp. 102–111, March–April, 2009.     

Interaction between a liquid and a cylindrical body touching a wall

An exact solution is obtained for the problem of interaction between the ideal liquid homogeneously moving at infinity and streamlining a round cylinder touching a solid wall.     

Imaging a point to a line with a single spherical mirror

Methods for imaging a single point source to a line image are discussed, and a design study of single spherical mirror systems that form aberration-free line images is presented. An expression forthe ray density along the line image is derived for such systems in the cases of (i) uniform beam profiles and (ii) Gaussian beam profiles. The resulting ray density profiles are illustrated for single spherical mirror systems over a wide range of design parameters.     

Calculation of a transient in a two-pole network with a thermistor

An analytical expression is derived which describes the variation of the thermistor temperature during a relay-effect transient process following an instantaneous change in the supply voltage in an R — R_T two-pole network.Translated from Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal, Vol. 38, No. 3, pp. 465–472, March, 1980.     

Influence lines for bending under a ring load of a free shell,a shell embedded in a soft medium and a shell containing a soft core

Summary Theoretical expressions for stresses and displacements have been derived for bending under a ring load of a free shell, a shell embedded in a soft medium, and a shell containing a soft core. Numerical work has been done for typical cases with anElliot 803 Digital Computer and influence lines are drawn therefrom.

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Einflußlinien für die Biegung einer freien Schale, einer Schale in einer weichen Bettung und einer Schale mit weichem Kern

Zusammenfassung Für die Biegung einer freien Schale, einer weich gebetteten Schale und einer Schale mit weichem Kern unter einer Ringlast werden Ausdrücke für die Spannungen und Verschiebungen hergeleitet. Die Ergebnisse wurden für einige typische Fälle mit einem DigitalrechnerElliot 803 numerisch ausgewertet. Die sich ergebenden Einflußlinien wurden graphisch dargestellt.

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Nomenclature A (),B () Functions of - a, t Mean radius and thickness of the shell - E _S , _S Young's modulus andPoisson's ratio of the shell - G _c , _c Shear modulus andPoisson's ratio of the casting or core - I ₀ (r),I ₁ (r) ModifiedBessel functions of the first kind and order zero and one respectively - K ₀ (r),K ₁ (r) ModifiedBessel functions of the second kind and order zero and one respectively - p Ring load, lb/in - U, W Displacement components in the casing or core in thez andr direction - u, w Displacement components of a middle surface point in the shell - _r , _rz Radial and shearing stress components - Independent variable of infinite integrals - k [3(1–S ²)a ²/t ²]^1/4 With 13 Figures     

聚醚砜四元制膜液体系的相图计算

以Ｆｌｏｒｙ－Ｈｕｇｇｉｎｓ理论为基础，对ＰＥＳ－ＰＧ－ＮＭＰ＿Ｈ２Ｏ＿）聚醚砜丙二醇－Ｎ－甲基－２－哟咯烷酮水）四元制液体系的相图进行了计算，利用三元相图考察Ｈ２Ｏ和ＰＧ对液－液相分离的影响，在三元的理论的基础上提出了低分子量添加剂的卤元改性Ｆｌｏｒｙ－Ｈｕｇｇｉｎｓ理论，并提出了一种获得四元相图的方法，利用四元相图能较争地描述四元体系，利用改性的四元理论，能了地理解该种体系的液－液相分离行为。