浮筏隔振系统的功率流研究

利用功率流进行浮筏隔振系统研究。建立柔性基础上的多支承隔振系统动力学模型,给出系统动态特性结构化分析方法,推导耦合系统动态传递方程及功率流表达式。结合工程实际机组隔振系统功率流的数值计算结果,着重探讨隔振器安装位置、刚度及基础弹性对隔振效果影响。     

平置板式主动浮筏系统的隔振研究

建立了浮筏系统的主被动联合控制模型,推导了多机组、多扰动源的平置板式复杂浮筏隔振系统的各个子系统的导纳矩阵表达式,实现了浮筏隔振系统的主动控制和被动控制的统一数学描述。阐释了机器控制、浮筏控制和全控制等各种控制形式的概念,研究了最小功率流控制策略下不同控制形式的主动浮筏隔振系统的功率流传递特性,并给出了主动浮筏系统隔振设计的基本准则。     

浮筏隔振系统拓扑优化研究与振动特性分析

采用拓扑优化方法对浮筏隔振系统的筏架结构进行了减重优化设计,运用功率流方法对浮筏系统的振动传递特性进行了研究。针对优化的筏架结构,采用空气弹簧隔振器搭建了浮筏隔振系统实验模型,采用振级落差对浮筏系统的隔振性能进行了分析。通过仿真结果可以看出,笔者优化的筏架结构在重量大幅度减轻的情况下,仍具有较好的隔振性能。通过实验结果可以看出,空气弹簧的隔振效果与其刚度有着紧密的联系,浮筏隔振系统具有较好的隔振性能。     

功率流分析中的柔性振源子系统

针对多子结构耦合和多扰源激励的情况,以无约束自由子结构为基础,推导建立能充分考虑振源子系统柔性并能处理多扰源之间耦合的导纳矩阵公式.据此对工程中的浮筏隔振系统,推导新型的"机组-上层隔振器-浮筏"复杂柔性振源子系统导纳公式,建立新型的适用性更广的浮筏隔振系统模型,并进行实例研究分析.结果显示,当浮筏和基础板的刚性较高时,整个系统的低频特性主要取决于刚体耦合系统模态特性,而在中高频区系统动态特性更多受浮筏和基础板柔性模态的影响;适当增加振源子系统的柔性,可有效减少输入系统及基础的功率流.研究表明,扩展出的模型可方便地分析各子系统性能参数对整个耦合系统功率流特性的影响,可适应工程中不同情况的需要.     

三维弹性浮筏隔振系统参数对隔振性能的影响

在三维弹性浮筏隔振系统模型基础上,采用威尔逊-θ方法计算系统的振动响应特性,然后以具体实例分析了筏体质量和隔振器刚度对浮筏隔振性能的影响,为浮筏隔振系统的设计提供一些有益的结论。     

基于功率流的双层隔振系统参数研究

以功率流隔振理论对双层隔振系统中的参数变化对基础振动的影响进行研究。将双层隔振系统简化为多个具有四端参数的理想机械系统的双层隔振系统功率流隔振模型,推导出各机械系统的四端参数,通过编写的双层隔振系统Mat lab应用程序,计算并绘制了隔振设备质量、隔振器刚度以及中间质量块质量等参数对传递基础功率流和振动速度的影响,研究表明:参数的改变对功率流变化影响较小;改变上层隔振器刚度和中间小质量块的质量可以调节二阶共振峰值的频率,提高二阶峰值后频带的隔振效果。     

基于惯容的浮筏隔振系统人工自愈技术研究

传统浮筏隔振系统为双层“质量-弹簧-阻尼”机械系统。基于机电相似理论，质量与一端接地电容对应，而惯容是与电容完全对应的双端机械元件。将惯容引入浮筏隔振系统，使浮筏动力学模型中双层质量间可产生可变惯性耦合，从而极大影响系统固有频率与隔振性能。浮筏的退化或异动会改变系统固有频率和力传递率。惯容惯质系数的增加会使浮筏固有频率降低并影响力传递率。将人工自愈的思想引入浮筏隔振系统，根据系统固有频率的监测结果来调节惯容惯质系数，将系统固有频率自主调整恢复至合适固有频率，即为基于惯容的浮筏隔振系统人工自愈技术。为验证该技术原理，搭建浮筏隔振系统实验平台，进行简谐激励扫频试验。试验结果验证基于惯容的浮筏隔振系统人工自愈技术的可行性。     

浮筏隔振系统功率流的实验研究

功率流实验研究是浮筏隔振系统振动特性研究的一个主要方面。本文将给出一套实验方法，以求实现实验台架的搭建、振动的激励信号的传递、信号的初步分析、微机联网的信号再分析、以及最后结果的打印和计算图形的绘制。     

基于能量观点的主动隔振系统性价比研究

应用导纳功率流理论推导了复杂激励下柔性耦合主动隔振系统作动器的功率流输出表达式。以功率流作为衡量评价隔振效果与能量消耗的指标,讨论了系统参数对该系统的功率流传递特性与能耗性的影响,对系统的性价比进行了评价,提出了可降低能耗的几条有效途径。     

半主动控制浮筏隔振系统的开关算法与仿真研究

为解决船舶动力系统的隔振等问题,将浮筏隔振技术应用到船舶动力系统的隔振中。针对半主动控制浮筏隔振的三自由度系统,通过研究半主动控制浮筏隔振系统的开关控制算法,给出了两种开关控制算法。在建立了两种半主动开关控制浮筏隔振系统的仿真模型的基础上,实现了半主动控制浮筏隔振系统基础加速度响应的仿真分析。研究了半主动控制浮筏隔振系统在这两种开关控制算法控制下,不同的激振频率对基础加速度的影响。最后,讨论了两种算法对提高浮筏隔振系统隔振效果的有效性。研究结果表明,两种开关控制算法下的半主动控制浮筏隔振系统在不同的激振频率时,基础加速度幅值有一定的衰减。     

POWER FLOW ANALYSIS FOR A NEW ISOLATION SYSTEM-FLEXIBLE FLOATING RAFT

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弹性基础浮筏的导纳功率流研究

通过电力声类比的方法,在将基础考虑为有限弹性板的情况下,建立了浮筏系统理论研究模型,并采用导纳形式的功率流方法,推导了由振源输入到基础结构的功率流一般表达式,并研究了弹性板各结构参数的变化对输入基础功率流的影响。研究结果表明:相对于理想无限大弹性板而言,有限弹性板在高频段有更多的谐振峰值出现,即实际的基础板在高频段已不再能继续简化为无限弹性板,必需考虑边界反射形成的驻波对振动传递的影响。     

潜艇浮筏隔振系统的控制研究

为带有电流变阻尼器的双层浮筏隔振系统设计了一种半主动模糊滑模控制器。根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择了滑模面系数,并根据滑模到达条件设计了半主动模糊滑模控制器。仿真分析了浮筏隔振系统在扫频激励信号下的力传递率及双频激励信号下输入力和输出力的曲线。仿真结果表明：半主动模糊滑模控制下浮筏隔振系统的减振效果要远好于最优被动阻尼系统。     

带限位器浮筏系统冲击响应的伪力法研究

引入一种新的方法——伪力法来计算带限位器非线性浮筏隔振系统的冲击响应。通过一种非线性分解,将非线性弹性力分解成一个线性力和一剩余非线性伪力,并实例计算分析了限位器刚度和间隙等因素对冲击响应的影响,为设计抗冲击浮筏隔振系统提供了有价值的依据。     

潜艇浮筏隔振系统的半主动模糊滑模控制

对带有电流变液智能阻尼器的双层浮筏隔振系统设计一种半主动静态输出反馈模糊滑模控制器.根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择滑模面矩阵.根据滑模到达条件及可控屈服阻尼力对隔振系统做负功原理设计半主动输出反馈模糊滑模控制器.仿真分析浮筏隔振系统在扫频激励信号下的力传递率及在双频激励信号下的输入力和输出力曲线.仿真结果表明,半主动输出反馈模糊滑模控制下的浮筏隔振系统的减振效果要远好于最优被动阻尼系统.     

Analysis of vibration power flow from a vibrating machinery to a floating elastic panel

A fully rigid–elastic-coupled dynamic model was developed for a vibration isolation system consisting of a rigid vibrating machinery, multiple resilient mounts and a floating elastic panel. This model was applied to investigate the vibration power transmission behavior of an X–Y motion stage-based system used in semiconductor wire-bonding equipment. The natural frequencies and modal characteristics of the system and its subsystems were numerically evaluated. The total power flow from the X–Y motion stage (the vibrating machinery) to the equipment table (the floating elastic panel) through multiple resilient mounts and the contribution of each force component at mounting junctions to the total power flow were analysed in the concerned frequency range for different types of excitations. The total power flow predicted by the developed model was also compared with that calculated using a conventional elastic support model. It was shown that the developed model provides a more accurate prediction of the total power flow in the frequency range of interest.     

阵列筏式波浪能发电系统设计与试验研究

结合点吸收式和筏式波浪能收集技术,提出一种阵列筏式波浪能发电系统。该系统可利用多组振荡浮子与漂浮平台之间的相对运动,同时收集多点波浪能,并转化为电能输出。详细叙述系统的结构和工作原理,进行系统受力和能量转化效率分析,理论计算表明单个浮子的最佳能量转化效率可达31.7%。进行实海况海试试验,通过数据分析发现,投入运行的振荡浮子数目越多,系统发电量越大,但能量转化效率越低。试验结果证明本系统原理正确,为海洋波浪能开发利用提供了一种新的方法。     

全柔性浮筏隔振系统建模与隔振性能分析

建立了一种包含设备、隔振器、筏架和基础的全柔性浮筏隔振系统的动力学模型。首先,将设备自由振速引入到浮筏隔振系统建模中,提高了模型精度;然后,利用四端参数模型的思想,将筏架的点到点导纳矩阵表示为四端参数网络模型;最后,采用阻抗综合法完成总系统动力学方程,该模型简洁且通用性强。通过数值算例验证了本模型的正确性和有效性,并分别讨论了筏架刚性与柔性以及隔振器参数对隔振效果的影响。所提出的方法对浮筏系统隔振效果的工程计算和设计具有较为重要的理论价值。     

分布参数双层隔振系统建模及其振动传递特性

从振动能量传递观点及工程实际隔振设计的角度出发,建立了中间连续筏体和中间分散质量两类双层隔振系统的解析模型。考虑连续筏体、隔振器及安装基础的分布参数特性,基于导纳矩阵理论对两类双层隔振系统的动态特性传递方程进行了理论推导。以功率流为价值函数揭示了系统振动传递机理并阐述了实际双层隔振设计需遵循的一般规律。实例研究表明：力矩激励在隔振系统能量传输中扮演着重要角色,应尽量减少力矩扰动带来的能量注入;在能耗效率及安装空间允许条件下,适当放大中间质量可获得更佳的隔振效果;中间筏体的柔性、隔振器的分布参数特性以及安装基础的非刚性因素使得中高频隔振性能恶化,采用中间分散质量方案可有效避免筏体柔性模态影响,并能显著降低隔振器驻波同柔性筏体模态间的耦合交互引起的能量峰值。