弹性联轴器用金属橡胶元件性能研究

将金属橡胶材料应用于弹性联轴器的改造,对其中的环状金属橡胶元件进行了静态动态加载试验。提出了一种基于等效应力函数的等效粘性阻尼测试方法;分析了不同相对密度元件的静态刚度与阻尼损耗因子的变化规律。结果表明,金属橡胶弹性元件具有比原有橡胶元件更好的弹性阻尼性能。     

基于位移加载控制的金属橡胶弹性元件试验建模研究

基于电液材料试验机精确的位移加载控制,对圆环形金属橡胶弹性元件进行了动态力学试验,结果表明,金属橡胶材料具有明显的迟滞非线性性质,其阻尼由多种成分组成。根据动态试验结果建立迟滞回线拟和分解的高次弹性复合阻尼模型,该模型用非线性刚度和非线性复合阻尼机理构造,模型中的参数由试验数据辨识。用所建模型重构恢复力一位移迟滞回线．结果表明,该模型能很好描述这类非线性振动系统的特性,为进一步理论分析提供了依据。     

金属橡胶阻尼元件的力学模型及减振特性研究

通过试验和理论相结合的方法，建立了金属橡胶材料的力学模型，研究了一种金属橡胶材料结构的非线形数学模型，以此来描述迟滞非线性系统的动态特性。用所建模型重构恢复力一位移迟滞回线，由此可以得到其变化规律。另一方面对金属橡胶阻尼元件进行了试验研究，得出了金属橡胶的静刚度曲线，总结了不同加速度激励水平、不同广义密度、不同配重对其振动性能的影响。结果表明，随着激励力和负载的增加，其减振效果更好。     

金属橡胶-硅橡胶叠层复合材料阻尼器动态性能试验与建模

通过对金属橡胶-硅橡胶叠层复合材料阻尼器的动力学特性进行试验和理论研究,发现金属橡胶-硅橡胶叠层复合阻尼材料具有明显的非线性迟滞特征,迟滞回线并非椭圆,含有多种阻尼成分.在此基础上,用理论和试验相结合的手段研究金属橡胶-硅橡胶叠层复合材料阻尼器的动力学建模,提出各恢复力成分、物理意义明确的非对称弹性粘性阻尼双折线迟滞恢复力模型.模型中的参数由试验数据辨识,用所建模型重构恢复力-位移迟滞回线,结果表明该模型能很好描述这类非线性振动系统的特性.     

金属橡胶材料干摩擦阻尼的产生机理及力学模型

金属橡胶材料干摩擦阻尼、非线性刚度的产生机理是一个较为复杂的问题,其内部存在大量的干摩擦接触,通过螺旋型金属丝相互摩擦接触来损耗振动能量。干摩擦阻尼与物体表面的微观结构密切相关,从微观角度分析了金属橡胶材料干摩擦阻尼的产生机理,欲准确地揭示干摩擦阻尼的减振规律,还必须正确的提出描述干摩擦规律的数学模型。由于金属橡胶客观存在不光滑的非线性泛函本构关系,使得含有干摩擦环节的金属橡胶结构的响应计算问题非常困难。介绍了关于两固体接触表面间的干摩擦问题的四种数学模型,即Sgn摩擦模型、滞迟模型、动态系统中干摩擦力的数值计算模型、三次非线性粘性阻尼双线性滞迟模型,这四种模型为后人在该领域的继续研究奠定了坚实的理论基础。     

正弦位移激励对编织-嵌槽型金属橡胶隔振系统动态特性的影响

设计、制作了编织-嵌槽型金属橡胶隔振器,并对其进行动态特性试验。通过建立非线性恢复力模型,考察该隔振系统线性刚度系数、三次非线性刚度系数以及一次粘性阻尼系数随正弦位移激励的变化情况,分析振幅和频率对编织-嵌槽型金属橡胶隔振系统动态特性的影响。结果表明:随着振幅或频率的增大,编织-嵌槽型金属橡胶隔振器的刚度逐渐减小,阻尼略有降低,且振幅或频率的增大会使该隔振系统振动响应幅频特性曲线的带宽变窄。     

含金属橡胶的双层隔振系统简谐激励响应计算方法研究

针对目前含金属橡胶的双层隔振系统简谐激励响应算法推导过程复杂、求解困难的现状,提出了基于多项式动态模型的等效线性化方法。首先引入多项式模型对金属橡胶的动态力学特性进行了描述,并对不同频率下隔振系统运动方程中的非线性刚度、阻尼进行等效线性化处理,然后求解方程获得系统在相应频率下的振幅,最后由不同频率的振幅组成幅频特性曲线。通过算例,将利用上述方法得到的结果与试验数据进行了对比,证明了多项式模型等效线性化方法对于含金属橡胶的双层隔振系统简谐激励响应计算问题的适用性、简便性和准确性。     

金属橡胶干摩擦阻尼系统动态性能分析方法的研究

以干摩擦阻尼系统动态性能表征方法的前期研究成果为基础，针对金属橡胶构件的非线性力学性能，分析了金属橡胶构件的干摩擦阻尼的成因，对金属橡胶干摩擦隔振系统的运动微分方程的建立与求解进行了探讨，将方程的数值解与试验结果进行了对比。结果表明，在建立金属橡胶干摩擦阻尼系统的运动微分方程时，可以直接采用非线性恢复力，而不采用当量粘性阻尼项。试验结果表明该方法具有足够的精度。     

二维载荷作用对金属橡胶干摩擦阻尼性能的影响

这里研究了金属橡胶隔振器干摩擦阻尼特性在二维载荷作用下的变化情况。作者引入了金属橡胶材料内部接触作用模型,利用宏观滑移和微观滑移的概念来描述金属橡胶材料在振动载荷下的减振机理;通过实验验证了在二维载荷作用下,金属橡胶材料迟滞回线最初加载曲线和完全迟滞回线的变化情况,并针对不同载荷变化情况对金属橡胶干摩擦阻尼特性进行了分析。实验结果及理论分析为金属橡胶材料在航空航天领域的进一步应用提供了依据。     

金属橡胶阻尼环的剪切力学特性及密度相关性

基于金属橡胶阻尼环的制备工艺流程、剪切试验工装设计以及阻尼耗能表征方法,通过建立金属橡胶阻尼环简化三维数值模型,采用LS-DYNA软件分析了金属橡胶阻尼环在切向和轴向剪切位移下的曲梁运动特性,研究了金属橡胶阻尼环的剪切力学特性及其密度相关性.结果表明:金属橡胶阻尼环的金属丝曲梁之间的滑移方式多为平行滑移;随着密度的增大,金属橡胶阻尼环的切向和轴向剪切能量耗散系数均先增大后减小,等效刚度均增大.     

金属橡胶迟滞环的广义恢复力模型

金属橡胶是一种具有非线性恢复力的材料。在对其进行基于位移加载的动态试验中,其恢复力-位移曲线为一迟滞环。本文用理论和试验相结合的手段研究金属橡胶弹性元件的动力学建模,提出了一种新的模型,即广义恢复力模型。将迟滞回线分解为广义弹性力和广义阻尼力,模型中的参数由实验数据辨识。用所建模型重构恢复力-位移迟滞回线,结果表明该模型能很好描述这类非线性振动系统的特性。     

锌基阻尼合金在含间隙机构振动控制中的应用

提出了用锌基阻尼合金材料作为构件实现含间隙弹性机构振动控制的方法。采用符合接触边界条件的非线性弹簧阻尼模型描述碰撞分离过程,建立了多间隙平面连杆机构的动力学模型;用二次曲线函数拟合实验所得锌基阻尼合金的损耗因子随应变变化的规律,由等效粘性阻尼理论,给出了一种依赖于应变和频率的非线性阻尼本构关系式;推导出了含间隙弹性连杆机构单元运动微分方程和系统运动弹性动力学方程。计算结果说明锌基阻尼合金材料应用于含间隙弹性机构的振动控制中是可行的。     

振幅对金属橡胶材料疲劳寿命的影响分析

对设计制作的固支圆盘形金属橡胶试件进行了疲劳试验,研究了振幅对金属橡胶材料疲劳寿命的影响。提出了割线刚度和等效黏性阻尼系数两个疲劳参数,分析了疲劳加载过程中承载能力和耗能能力随振动周次的变化趋势,并以疲劳参数为基础建立了金属橡胶材料疲劳损伤与振动周次的数学模型。结果表明,小振幅的初始稳定加载有助于改善金属丝线的力学特性,提高金属橡胶材料的承载能力和耗能能力,而振幅的增大会导致金属橡胶材料疲劳寿命的迅速缩短。     

一个新的非线性迟滞隔振系统动力学模型

提出了一个新的非线性迟滞隔振系统的动力学模型,并导出了系统动力学模型的实用表达式。该模型由非线性刚度和非线性阻尼构造,迟滞非线性阻尼力被表示为位移的函数,从而使数值计算变得简单易行,试验中的测量工作减少。模型中的各个参数物理意义明晰,各阶刚度系数能很好地反映系统中存在的线性和非线性特性,而阻尼函数能很好地反映系统的迟滞和耗能特性,运用阻尼函数还可对隔振系统中可能存在的干摩擦阻尼、粘性阻尼及高阶阻尼等各种阻尼成分进行有效的识别。     

NONLINEAR DYNAMICS OF LATERAL MICRO-RESONATOR INCLUDING VISCOUS AIR DAMPING

The nonlinear dynamics of the lateral micro-resonator including the air damping effect is researched. The air damping force is varied periodically during the resonator oscillating, and the air damp coefficient can not be fixed as a constant. Therefore the linear dynamic analysis which used the constant air damping coefficient can not describe the actual dynamic characteristics of the mi-cro-resonator. The nonlinear dynamic model including the air damping force is established. On the base of Navier-Stokes equation and nonlinear dynamical equation, a coupled fluid-solid numerical simulation method is developed and demonstrates that damping force is a vital factor in micro-comb structures. Compared with existing experimental result, the nonlinear numerical value has quite good agreement with it. The differences of the amplitudes (peak) between the experimental data and the results by the linear model and the nonlinear model are 74.5% and 6% respectively. Nonlinear nu-merical value is more exact than linear value and the method can be applied in other mi-cro-electro-mechanical systeme (MEMS) structures to simulate the dynamic performance.     

带间隙的双线滞回系统的非线性振动

分析了惯性振动圆锥破碎机的非线性动力响应问题。考虑到物料的滞回作用,将系统简化为具有间隙的双线性滞回单自由度力学模型。利用渐近法计算出系统的等效阻尼和等效刚度系数。进而利用Poincare截面、分叉图以及李氏指数等非线性动力学分析方法,研究了该模型的非线性动力响应。通过对模型的动力学分析,研究了含有滞回恢复力这种耗能比较大的非线性振动系统的周期、倍周期以及混沌振动及其出现特点。计算结果表明,在特定的参数范围内系统出现无序的混沌运动。     

金属橡胶包覆阻尼结构高温力学建模与试验

针对高温管路系统的减振难题,利用等效线性化方法建立了管路金属橡胶包覆阻尼结构的高温力学模型,分析了金属橡胶刚度和响应幅值随温度的变化规律。搭建了高温管路振动测试试验平台,以插入损失为评价指标,对不同环境温度、不同金属橡胶密度的管路包覆阻尼结构减振性能进行了试验验证。试验结果表明,减小金属橡胶密度能有效增加管路减振效果,环境温度对管路金属橡胶包覆阻尼结构的影响较小,说明金属橡胶包覆阻尼结构能很好地在高温环境下工作。     

Modeling and experiments on eddy current damping caused by a permanent magnet in a conductive tube

Eddy currents are induced when a nonmagnetic, conductive material is moving as the result of being subjected to a magnetic field, or if it is placed in a time-varying magnetic field. These currents circulate in the conductive material and are dissipated, causing a repulsive force between the magnet and the conductor. With this concept, eddy current damping can be used as a form of viscous damping. The present study investigates analytically and experimentally the characteristics of eddy current damping when a permanent magnet is placed in a conductive tube. The theoretical model of eddy current damping as the result of a magnet in a copper tube is developed from electromagnetics and is verified from experiments. The experiments include a drop test whereby a magnet is dropped in a copper tube to measure the damping force in a steady-state, and a dynamic test is used to measure the same phenomenon in a dynamic-state. The drop test shows that the present model can accurately predict the force of steady-state damping. From the dynamic test, although predictability is not accurate at high excitation frequencies, the present model can be used to predict damping force at low excitation frequencies.