动圈－橡胶结构振动特性的实验研究

针对调制气流声源中动圈－橡胶结构振动系统,利用电涡流传感器构建振动位移测量实验平台,对橡胶硬度分别为40º和50º的系统振动特性进行了相关研究。结果表明,该系统在恒流激励下可近似为单自由度系统;在小变形范围内,主共振频率上升梯度随预压量的增大而减小;50º橡胶对应的系统有效带宽优于40º橡胶;激励信号的大小会改变橡胶的等效刚度,激励越大,刚度越小;在初始小变形工况下,增大橡胶预压量可改善位移谐波失真。     

动圈－橡胶结构振动特性的实验研究

针对调制气流声源中动圈－橡胶结构振动系统,利用电涡流传感器构建振动位移测量实验平台,对橡胶硬度分别为40 o和50 o的系统振动特性进行相关研究。结果表明,该系统在恒流激励下可近似为单自由度系统;在小变形范围内,主共振频率上升梯度随预压量的增大而减小;50 o橡胶对应的系统有效频率范围优于40 o橡胶;激励信号的大小会改变橡胶的等效刚度,激励越大,刚度越小;在初始小变形工况下,增大橡胶预压量可改善位移谐波失真。     

永磁式动圈振动系统瞬态运动数值模拟

考虑磁场的不均匀性等因素对动圈振动的影响,利用ANSOFT Maxwell 2D电磁场有限元计算软件,对正弦电压激励条件下永磁式动圈振动系统的瞬态运动进行了数值模拟,并对不均匀磁场引起的位移谐波失真进行了分析。通过改变线圈的位置,可使位移谐波失真比由6％降为2．7％。     

基于FFT多谐波平衡法的金属橡胶隔振系统振动特性分析

基于FFT多谐波平衡法,对金属橡胶隔振系统响应特性做了深入研究,并引入"平均功率比"对这类非线性隔振系统的振动传递率进行了新的定义。通过分析金属橡胶非线性隔振系统的本构关系,推导了用FFT多谐波平衡法求解系统响应及振动传递率的公式,并通过按数值方法、单一谐波法及多谐波法对给定算例的计算结果对比,说明了FFT多谐波平衡法在求解金属橡胶隔振系统响应及振动传递率时具有较高的精度。理论和分析表明,FFT多谐波平衡法可求解金属橡胶非线性系统响应及振动特性的精确解析解,具有重要的工程应用价值。     

扬声器低频谐波失真的数值分析

扬声器作为一种非线性振动系统，在低频段仅考虑力学恢复力非线性可用经典的Duffing方程来描述；同时考虑恢复力和磁场非线性可用广义的Duffing方程来表征。Yoshinisa研究了仅含恢复力非线性扬声器低频非线性现象中的低频谐波失真现象，但对恢复力和磁场非线性同时存在的扬声器低频谐波失真问题未作研究。西方利用Matlab软件求解扬声器非线性振动系统的广义Duffing方程的数值解，又利用Spectra Plus频谱分析软件得到扬声器低频谐波失真与频率的关系曲线，通过分析低频谐波失真与频率的关系曲线，并着重讨论磁场的非线性对扬声器低频谐波失真的影响，得出一些有价值的结论。     

橡胶隔振器静态力-位移关系计算方法的研究

测试了橡胶试片在单轴向拉伸、等双轴拉伸和平面剪切应力-应变状态下的应力-应变关系。利用测试得到橡胶试片在不同状态下应力-应变关系,和应用不同的本构模型,拟合得到了不同模型的材料常数。以两个橡胶悬置为研究对象,对橡胶隔振器进行三向静态力-位移特性分析,并与测试值进行对比。橡胶悬置1主要承受拉压变形或剪切变形,而悬置2则同时承受拉压和剪切变形。以悬置1和悬置2为研究对象,应用Mooney-Rivlin本构模型,计算分析了利用不同应力－应变状态得到的本构模型常数对橡胶隔振器力－位移关系计算结果的影响。以悬置2为研究对象,采用同一种应力－应变状态获取的本构模型常数,分析了本构模型对橡胶隔振器静态力-位移特性计算结果的影响。     

隔振橡胶本构建模研究

提出适合描述隔振橡胶在宽频振动时力学行为的本构模型。本构模型包含超弹性和粘弹性两个部分，超弹性部分表征橡胶材料的静态特性；非线性粘弹性部分描述橡胶材料在振动、冲击载荷下的动态响应。基于该本构模型，对橡胶材料在宽应变率范围内进行试验，九个材料参数通过高、低应变率下的试验数据拟合确定。模型预测结果与试验结果是相当吻合的。     

橡胶阻尼式扭转减振器固有频率计算与测试方法的研究EI北大核心CSCD

设计了橡胶试片静动态剪切特性实验夹具,测试得到了橡胶试片在不同压缩比下的静动态剪切特性。建立了表征橡胶试片静动态剪切特性的Kelvin-Voigt本构模型、Maxwell本构模型和分数导数本构模型,提出了由实验测得的橡胶试片剪切特性曲线来识别各模型参数的方法。给出了基于这3种本构模型计算橡胶阻尼式扭转减振器固有频率的方法,计算了一扭转减振器固有频率,并与测试值进行对比。结果表明:基于Kelvin-Voigt模型计算得到的固有频率不随激振振幅的变化而变化,不能表征振幅相关性,而Maxwell模型和分数导数模型计算固有频率能表征振幅相关性。大振幅激励时,利用Maxwell模型计算的固有频率与实测值的误差较大;在各种激励振幅下,利用分数导数模型可较准确计算出减振器的固有频率。     

轨道车辆用弹性橡胶垫非线性模型研究

轨道车辆用橡胶弹性元件具有复杂的非线性动态特性,目前橡胶材料的本构模型难以准确描述其幅值特性与频变特性。通过并联Berg摩擦力单元与标准线性固体分数微分本构模型建立新的橡胶弹性元件非线性动态力学模型,其中Berg摩擦力单元用以表征橡胶弹簧动态特性的振幅相关性,标准线性固体分数微分本构模型用以表征橡胶弹簧动态特性的频率相关性。通过与橡胶垫垂向振动试验数据,拟合出新建非线性模型以及对比模型的各参数值。将各模型仿真值与试验数据进行对比分析,发现新建立的非线性模型相比等效模型、传统标准线性固体模型与标准线性固体分数微分模型,能够更准确地描述橡胶垫动态特性的幅变效应与频变效应。     

金属橡胶消极减振系统复杂响应特性研究

对金属橡胶非线性消极减振系统的复杂响应特性进行了研究,基于减振器的双折线本构关系对隔振器的迟滞恢复力进行了线性等效,推导了减振系统的状态方程;对减振器进行了动态加载实验,利用实验数据识别得到了减振器的实际物理参数;利用辨识得到的有量纲的物理参数对系统进行数值仿真,绘制了系统随激励幅值和频率变化的分岔图,确定了系统产生混沌振动的参数区间,分析了金属橡胶减振系统的单频输入多频甚至宽频输出的复杂响应特性,并通过振动实验进行了验证。     

亚声/声速射流式调制气流声源气动模拟研究

考察了不同湍流模型及近壁面处理对调制射流下游边界层分离区域的预测精度,对比不同网格结构和密度的流场数值解,获得了较为理想的网格无关稳态模拟结果。在此基础上,数值模拟获取了不同气室工作压力条件下气流声源性能参数,分析了正弦调制频率为100Hz瞬态流场对应的脉动声源形成过程。该计算模型便于大功率气流声源的工程设计、性能预测和加深对换能机理的理解,同时也为探索新的声源性能提升途径和预测声源辐射声场提供了基础。     

橡胶隔振器非线性动力学模型理论与实验研究

基于静态压缩实验、广义胡克定律和应变能密度推导了描述橡胶超弹性的本构关系,进而获得了橡胶隔振器静态刚度模型;在此基础上,提出基于动态激振实验的动态刚度模型,该模型由橡胶隔振器静态刚度、位移系数和频率系数组成。在此基础上,对单自由度质量-隔振器系统进行数值仿真和实验测试,二者获得的系统的固有频率基本吻合,验证了所提出的橡胶隔振器动力学模型的正确性。研究结果为获得橡胶隔振器静、动态刚度模型提供了简洁、实用的思路,并为研究含有隔振器的动力系统的动力学特性提供了理论基础。     

旋转超声内圆磨削砂轮变幅器的设计与试验研究

砂轮变幅器是旋转超声内圆磨削谐振系统的关键部件,其设计质量直接影响超声磨削的工艺效果。但目前内圆磨削砂轮变幅器缺乏较为完善的理论分析模型。为提高砂轮变幅器理论分析模型的通用性,基于非谐振设计理论建立了纵向谐振砂轮变幅器的理论分析模型,并利用砂轮变幅器各振动单元间的力、位移连续条件与边界条件推导了其频率方程。然后,针对频率方程进行编程求解,并通过ANSYS有限元仿真分析进行验证。最后,加工制作了纵向谐振砂轮变幅器,并开展阻抗特性分析试验、超声谐振试验和振动位移测量试验,分析了其谐振特性。试验结果表明,所研制的砂轮变幅器的谐振试验频率与理论设计频率一致,其输出端振动位移的试验值与仿真值的相对误差为7.83%,符合旋转超声内圆磨削的要求,验证了理论分析模型求解的正确性。研究结果为旋转超声内圆磨削砂轮变幅器的设计提供了便捷且有效的方法。     

π型开口截面斜拉桥弯扭耦合涡激共振及气动减振措施研究

针对某大跨径π型叠合梁斜拉桥的气动性能,利用刚性节段模型针对其成桥状态展开了系统的风洞试验研究。试验结果表明,该桥主梁在设计风速范围内存在明显的竖弯及扭转耦合涡激共振现象,即使将竖弯以及扭转阻尼比提高到1%左右,仍然存在明显的涡激共振现象并且振幅超过规范限值。频谱分析表明,该桥主梁断面的竖弯和扭转耦合涡激共振的频率是一致的,其涡振“锁定”的频率接近竖向固有频率。探讨分析了主梁断面的弯扭耦合共振频率特性及成因。通过风洞试验对包括中央稳定板、边稳定板以及导流板在内的一系列气动减振措施进行了参数化的研究,并提出了最优的减振方案,有效抑制了该桥的涡激共振现象。研究成果可为类似桥梁断面涡激共振减振设计提供参考。     

中低速磁浮列车-低置梁系统竖向耦合振动研究

为了探讨中低速磁浮列车-低置梁系统竖向耦合振动,基于SIMPACK和ANSYS联合仿真,首先建立了中低速磁浮列车-桥梁/低置梁系统竖向耦合振动模型,以某试验线20 m简支梁现场动载试验为依据,验证此方法的可靠性。随后,根据所建立的中低速磁浮列车-低置梁系统竖向耦合振动模型进行动力仿真分析,并探讨了不同参数对低置梁竖向动力响应的影响。结果表明:低置梁自振频率较高,一阶竖弯达32.9 Hz;低置梁框架跨中竖向动位移及加速度均较底板中心大,框架振动属于高频振动（相对于底板振动）,在50 Hz~100 Hz加速度显著大于底板中心;磁浮列车荷载加载频率较高,该加载频率（整数倍）易与低置梁自振频率重合或接近而产生共振效应,显著放大低置梁动力响应;随着支撑脱空长度的增大,低置梁动力响应显著增大,且增速加大,随着路基刚度和底板厚度的增大,低置梁动力响应减小,且减小的幅度变小。     

金属橡胶减振器在机载光电吊舱复合减振系统中的应用

为减小载机角振动对光电吊舱成像质量的影响,应用金属橡胶作为隔振元件研制出两种能限制一定自由度的小型金属橡胶减振器,分别嵌入光电吊舱内、外框架减振系统中设计了两级减振系统,从原理上实现了3个方向无角位移隔振。依据振动理论获取了两种减振器轴向、径向刚度和阻尼比等参数并采取特殊工艺制备了金属橡胶减振器。应用ADAMS/Vibration模块对光电吊舱减振系统进行了仿真分析,分析结果显示光电吊舱减振系统固有频率为17Hz左右,角振动幅值最大值为0.0011,并且当频率大于25Hz时,角振动幅值趋近于零,分析结果表明该减振系统对25Hz以上的角振动可以起到很好的抑制作用。最后通过振动试验验证了仿真结果的正确性,与实际测量结果相比,仿真计算结果误差不超过10%,说明光电吊舱减振设计是成功的。金属橡胶减振器在光电吊舱上的成功应用对于光电吊舱振动隔离技术有着重要的意义。     

桩基非线性轴向振动的多时间尺度分析

假定桩基及桩周土的材料满足非线性弹性和线性粘弹性本构关系，给出了分析桩基轴向振动的非线性偏微分方程。用多时间尺度法推导出一端固定、另一端自由的桩基非线性轴向自由振动的n-阶主频率和位移的近似表达式，给出了数值算例，考察了参数的影响。研究结果表明：非线性系统的n-阶主频率不仅与线性系统的n-阶固有频率有关，而且也与振幅、阻尼系数和材料的非线性特征量有关；系统的响应中除含有主频率的谐波外，还含有2倍、3倍的主频率的高次谐波和二个或三个主频率的和或差的谐波存在。