浮筏隔振系统各主要参数对系统隔振性能的影响

本文运用有限元超单元降阶模型对浮筏隔振系统进行建模,通过分析计算探讨了（１）浮筏中间筏架的持呈（尤其是质量比较小时）;（２）浮筏中间筏架的刚度（尤其是筏架刚度较小时）;（３）浮筏中间筏架的结构阻尼和装置中的阻尼器的阻尼;它们对整个浮筏隔振性能的影响,从中得出一些有益的结论。     

PMUCR方法对浮筏系统的全局分析与应用

通过胞参考点映射法(PMUCR),进行对称激励条件下高维浮筏隔振系统的全局分析,并对该方法在高维非线性系统中的运用进行讨论。PMUCR方法在使用过程中需要兼顾计算时长、系统特性保持标准和限制映射步数之间的关系,通过改良计算过程中的判断准则,提高计算效率和精度。经计算表明,非线性的浮筏系统具有较为复杂的周期现象,典型的P-1和P-2周期运动分布于相空间中选定的研究区域内,应对多周期现象予以考虑,同时刚性和柔性筏架条件下的系统的动力学特性存在差异。最后通过打靶法对周期运动的稳定性进行判断。     

一种间断肋式筏架的动力特性及隔振性能分析

筏架的动力特性是影响浮筏系统隔振效果的一个重要因素。改变筏架肋板结构,提出一种新型的间断肋式筏架结构。基于Ansys有限元程序建立系统完整的三维模型,对其动力特性进行分析研究;采用功率流评估方法对间断肋式筏架的隔振性能进行了分析,并与传统式浮筏进行比较。研究表明间断肋式筏架系统隔振性能更优越,特别是在中高频段具有突出效果。     

船舶动力设备截断式桁架浮筏减振特性研究

为了减小船舶辅机振动的影响，提出一种截断式桁架浮筏结构，把具有带隙特性的截断式正方格栅结构引入船舶动力设备浮筏隔振系统的设计。研究截断式正方格栅结构的带隙特性和局域共振机理，分析截断式桁架筏架的振动传输特性，比较截断式桁架浮筏和传统浮筏隔振系统的隔振性能。研究结果表明：截断式正方格栅具有较好的低频带隙特性，通过调节几何和材料参数可调整桁架浮筏的带隙范围，截断式桁架浮筏隔振系统可比传统浮筏隔振系统的减振性能提高6.3 dB，具有良好的隔振效果。     

基于子结构模型的平置式浮筏隔振系统功率流传递特性分析

针对大型船用浮筏隔振系统的声学优化设计问题,从振动能量传递角度出发,研究浮筏隔振系统各子结构参数变化对系统隔振性能的影响,分析振动能量由设备机脚经浮筏隔振系统传至基础的传递规律。采用子结构导纳综合法,建立基于弹性基础的多激励源多自由度浮筏隔振系统动力学模型,通过仿真分析不同子结构参数条件下浮筏系统振动功率流传递特性和变化规律。仿真结果表明:平置式浮筏系统中隔振器刚度、机组和筏体质量、弹性基础板厚度等结构参数对传入基础的功率流影响较大,减小隔振器刚度、增加机组设备、增加筏体质量、增大基础板厚度均可有效降低传入基础的振动能量。     

大型浮筏隔振系统筏架耦合振动研究

大型浮筏隔振系统中的筏架(中间质量)是隔振系统振动传递控制的一个重要环节,使筏架前几阶模态频率避开隔振系统的低频特征频率是提高隔振系统低频隔振效果的关键。以大型隔振系统为研究对象,着重分析大型隔振系统筏架的上、下层支承边界特性对其前几阶模态振型和频率的影响,为提高大型隔振系统的低频隔振效果提供参考。     

气囊浮筏隔振装置姿态控制问题

将气囊隔振器应用于浮筏隔振装置可显著提高低频隔振效果,但隔振元件的三相低频大位移也将带来三相动态平衡欠佳的实际问题,其中一个技术难点在于如何保持筏架姿态平衡。分析引起筏架姿态变化的各类扰动力特点及其影响;研究通过调整气囊压力保持筏架姿态平衡的可行性。结果表明,船体摇摆、装置负载变化及气囊漏气是影响筏架姿态平衡的主要扰动因素,气囊浮筏隔振装置可以通过气压的调整,在扰动力的影响下保持筏架姿态平衡。     

低频非线性浮筏隔振装置设计及特性研究

低频振动噪声影响水下装备声隐身性能。在原气囊隔振装置基础上,通过结构改进设计,使得侧向气囊能够为系统提供负刚度,通过与垂向气囊并联,设计了一种新型非线性浮筏隔振装置,提升了隔振装置的低频隔振能力。新型隔振装置由“侧向气囊-万向节-垂向气囊”非线性隔振器组和浮筏组成。分析了侧向气囊为系统提供负刚度原理,建立了非线性浮筏隔振装置六自由度动力学模型,设计了新型隔振装置样机并开展了相关性能试验。理论分析和试验结果表明,新型非线性浮筏隔振系统垂向一阶固有频率约为原系统的50%,垂向隔振性能提升了约6 dB,侧向隔振性能与原系统相当。此外,也研究了非线性浮筏隔振系统的摇摆稳定性。研究结果表明,在重载情况下,新系统能够具备较好的摇摆稳定性。     

浮筏及双层隔振装置隔振性能计算与分析

浮筏隔振是从传递路径上控制舰艇机械噪声的重要措施之一。为分析浮筏隔振装置的性能及筏架上设备激励相位差的影响,并与双层隔振装置的效果进行对比,本文基于导纳理论建立了设备-浮筏-安装基座系统的动力学分析模型,对泵组小型浮筏隔振装置进行了数值计算与分析。结果表明,在中高频段,浮筏隔振装置的效果主要取决于设备-上层隔振器、筏架-下层隔振器系统的垂向刚体振动固有频率ω1、ω2,故筏架上单台设备运行时其隔振效果与同固有频率ω1、ω2的双层隔振装置基本一致,而在低频段浮筏隔振装置效果略好;筏架上设备激励的相位差对中高频段传递到基座的振动功率流及振级落差几乎没有影响,但对低频段的振动传递及隔振性能有一定影响。     

大型浮筏隔振系统筏架耦合振动研究

大型浮筏隔振系统中的筏架（中间质量）是隔振系统振动传递控制的一个重要环节,使筏架前几阶模态频率避开隔振系统的低频特征频率是提高隔振系统低频隔振效果的关键。本文大型隔振系统为例,着重分析大型隔振系统筏架的上、下层支承边界特性对其前几阶模态振型和频率的影响,为提高大型隔振系统的低频隔振效果提供参考。     

边界摩擦条件下含有预紧的对合碟簧隔振单元的振动特性

为研究对合碟簧的摩擦对隔振单元振动特性的影响,设计了一种存在预紧的对合碟簧隔振单元,建立了考虑边界摩擦条件下对合碟簧组的刚度模型。通过准静态加载试验验证了该刚度模型的正确性;并提出了该碟簧隔振单元的非线性动力学模型,应用平均法对对合碟簧隔振单元的自由振动进行分析,得出影响系统自由振动频率的各项因素;对基础激励下对合碟簧隔振单元的受迫振动进行分析计算。结果表明:在小位移振动条件下,该碟簧隔振单元可近似等效成非线性黏性阻尼系统,且附加支持力系数仅影响系统脱离频率,刚度三次项系数值的选取越大越不利于系统隔振;在大位移振动条件下,计算得到了系统存在异常跳跃状态与全频域内传递率系数T′d≤0状态,并说明这两种状态与黏性阻尼系数以及附加支持力系数间的联系。     

周期桁架结构浮筏隔振特性分析与实验研究

利用周期结构特性和波形转换作用,提出一种新型周期桁架结构浮筏。首先利用有限元方法建立浮筏结构的数值模型并计算其频响特性,通过频响函数综合建立包含机组、浮筏和基础的振动传递模型,在隔振系统中评价新型桁架浮筏的性能,然后在此基础上,对新型桁架浮筏隔振系统进行实验验证。结果表明：周期桁架结构浮筏比传统浮筏能够更有效地抑制振动传递,组成浮筏隔振系统后,在与浮筏上下层隔振器的共同作用下,整个隔振系统在更宽的频段内对振动传递产生抑制作用。     

周期结构机械滤波器对浮筏隔振系统传递特性的影响

弹性波在周期性结构中传播时会形成特殊的阻带和通带结构。当弹性波的频率处于阻带范围内时,弹性波及振动是不允许传播的。根据这一性质,设计一种虚拟的周期结构机械滤波器,用于浮筏隔振系统中的下层隔振器和基座间,通过改变从机组到基座之间的传递特性,使浮筏隔振系统中与激励频率相近、并和舱段壳体振动相关的固有频率和激励频率错开。利用传递矩阵法研究浮筏隔振系统下层隔振器和基座间插入周期结构机械滤波器后的传递特性和动态响应,通过研究表明:当激励频率在周期结构的阻带之内时,基座的位移响应,力响应和功率流响应将大大减小。     

多自由度非线性隔振系统建模及其非共振响应

非线性因素会对系统解耦产生影响,因此工程实际中的非线性隔振系统一般为多自由度系统,同时,船舶机械隔振系统的基座应视为具有一定机械阻抗的弹性体。基于上述考虑,对船舶机械非线性隔振系统进行了建模,并特别讨论了非线性项的表达式。通过分析非线性因素与系统解耦之间的关系,使得系统得以简化的同时,保留了系统主要的动力学特性。还应用多尺度法对该类型非线性隔振系统在其主要工作状态——非共振状态下的动态响应进行了分析,并通过数值计算验证了多尺度法得出的一阶近似解的有效性以及非线性因素对系统的影响。     

浮筏筏架模态测试及模型相关性分析

用有限元法计算浮筏隔振系统的中间筏架其前五阶模态,并通过模态测试测得其模态,再采用LMSVirtual lab对此筏架有限元模型和测试模型进行相关性分析,从分析得到的模态置信度可以看出用有限元法计算的模态基本准确。     

舱筏结构动态特性的理论与试验研究

为充分利用舱段动力舱空间和提高其隐蔽性能，对辅机设备采用了侧挂式浮筏隔振设计。以带电机组的浮筏隔振装置的舱段为研究对象，利用试验和理论计算的方法确定发电机组与实际工作状态一致的激励力，同时考虑浮筏隔振系统橡胶隔振器的非线性动刚度，采用有限元和边界元相结合的流固耦合理论，研究浮筏隔振系统的参数变化对舱段振动特性的影响规律。通过舱段缩比模型水下试验验证了理论计算方法的可靠性和侧挂式浮筏系统的隔振效果。     

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。     

利用增量模态叠加法计算带限位器隔离系统非线性冲击响应

舰船机械设备冲击隔离技术研究是一个较为复杂的综合性问题，特别是安装限位器之后，使得隔离系统不能作为线性系统来处理，因而在冲击响应计算时就不能直接采用模态叠加≯和基于机械振动模态理论和响应谱的动态设计分析方法（DDAM），需要探索新的计算方法。论文将增量模态叠加法推广应用于带有限位器的多层隔振系统的冲击响应计算之中。计算结果与冲击试验结果基本一致，说明采用增量模态叠加法计算浮筏隔离系统的冲击响应是可行的。论文利用增量模态叠加法计算分析了限位器安装位置及其参数对冲击响应的影响，结果表明，安装在浮筏隔振系统不同位置上的限位器，将会对机组和筏体的最大加速度和最大位移响应产生不同的影响。     

周期桁架浮筏系统的隔振特性研究

研究了周期结构对桁架浮筏隔振系统振动传递的衰减特性,首先利用有限元方法计算周期桁架浮筏的频响特性,并将其与传统浮筏进行比较。然后,为在隔振系统中评价周期结构浮筏的性能,运用频响函数综合法建立整个系统的振动传递模型,计算频响函数。仿真分析表明：周期桁架浮筏较传统浮筏更有效地抑制振动的传递,当与设备组成一个隔振系统之后,在与浮筏上下层隔振器的共同作用下,整个隔振系统能在一个宽频段内对振动传递产生更好的抑制作用