基于压电摩擦阻尼的四参数隔振系统等效建模与频变阻尼特性分析

在轨卫星搭载的高精度有效载荷对环境微振动异常敏感,从而对隔振系统的振动衰减性能提出了更高的要求。传统两参数被动隔振系统提高隔振性能时,常采用添加定常阻尼进行能量耗散的方式,但存在低频共振峰抑制与高频快速衰减不能兼顾的固有矛盾问题。为了解决这一问题,一种能够实现阻尼特性基于频率变化的四参数隔振系统被提出,采用归一化方法建立其系统传递率与等效阻尼理论模型,并与两参数和三参数隔振系统进行对比分析。基于四参数系统的频变阻尼等效理论,设计一种基于压电陶瓷致动器产生摩擦阻尼的具象化四参数隔振系统,考虑非线性摩擦阻尼的融合问题,并分析中间等效质量参数对阻尼频变特性的影响规律,最后对其频变阻尼特性和隔振性能进行了仿真与实验验证。结果表明：时域上,四参数隔振系统对随机信号的隔振率达到91.1%;频域上,相较常值小阻尼系统,四参数隔振系统在低频共振处的峰值性能提升5.46dB,且高频段保持相近的快速衰减,表现出低频大阻尼、高频小阻尼的频变阻尼特性。仿真与实验结果均表明,系统能够解决被动隔振系统中存在的高低频隔振性能之间的矛盾问题。     

低频重载下黏弹性减振器阻尼缓冲性能分析

为研究黏弹性减振器的非线性阻尼缓冲性能,根据其结构特点和非线性特征,建立单自由度分段非对称非线性振动模型,并由平均法推导出系统固有频率共振区附近的幅频特性方程。以安装在某300kW履式拖拉机的黏弹性减振器为应用对象进行研究,分析系统在固有频率共振区附近的非线性特性和阻尼减振性能。讨论了幅频特性分别和激励幅值、刚度系数、阻尼系数、质量之间的关系,并提出改善系统减振性能的建议。     

考虑载荷变化的准零刚度隔振器动态特性

为了研究载荷变化对准零刚度隔振器动态特性及隔振性能的影响,首先,分析具有分段非线性特性的准零刚度隔振器静力学特性;其次,引入光滑函数,应用增量谐波平衡法得到准零刚度隔振器的周期解,分析载荷与激励幅值对隔振器动态特性的影响;最后,定义准零刚度隔振器的力传递率,分析载荷与激励幅值对其隔振性能的影响。研究结果表明:当激励幅值较大时,载荷变化会导致响应的常数项在共振区附近出现交叉折叠的现象;载荷与激励幅值的变化会改变隔振系统的共振频率、传递率峰值以及有效隔振频带,但该准零刚度隔振器的隔振性能仍优于线性隔振器。     

时滞阻尼液固混合介质隔振系统的动力学研究

针对单一线性阻尼被动隔振无法兼顾共振区与隔振有效区的隔振性能问题,提出了时滞立方非线性主动阻尼控制策略。以具备分段线性刚度液固混合介质受控隔振系统为研究对象,运用多尺度摄动法对受控系统进行主共振分析,建立了等效刚度和等效阻尼的概念,并考察时滞对受控系统幅频特性与传递率特性的影响。研究结果表明:由于主动时滞的引入,立方非线性速度反馈增益既可调控阻尼,还可以调整隔振系统的等效刚度;与单一线性阻尼相比,立方速度反馈在不改变隔振有效区隔振效果的同时,显著降低了共振区的传递率;对于因鞍结分岔在主共振造成的幅值跳跃,通过选择合适的反馈时滞可以有效抑制跳跃的出现;通过稳定性分析发现,受控系统并非是全时滞稳定,因此最后给出控制器中反馈增益和时滞的参数区间设计方法。     

橡胶钢丝绳复合隔振器的试验

使用电动振动试验台对新型橡胶钢丝绳复合隔振器的隔振性能进行了试验研究.分析不同隔振质量、激励幅值和橡胶材料对复合隔振器传递率的影响,比较了复合隔振器和钢丝绳隔振器在共振频率时的动态特性曲线.研究表明,随着隔振质量、激励幅值和橡胶阻尼的增加,复合隔振器隔振区的频带变宽,且传递率下降明显.通过与钢丝绳隔振器的动态特性曲线比...     

卫星遥感器微振动隔离用液体阻尼隔振器

针对卫星平台的微振动,提出了具有良好高频衰减及共振峰控制性能的松驰型液体阻尼隔振器。建立了松弛型液体阻尼隔振模型,从传递率的角度分析了提出的松驰型液体阻尼隔振器与传统隔振模型的区别。使用波纹管提供刚度及密封,基于小孔阻尼结构形式,设计了松弛型液体阻尼隔振器并求解了系统的阻尼因子。对所设计的隔振器进行了传递率测试,结果表明,松弛型液体阻尼隔振器在共振频率处能够提供大阻尼,将共振放大倍数控制在2倍以内;在高频隔振区能提供小阻尼,100Hz衰减率超过95%,隔振性能优于传统隔振器。得到的结果和理论预测吻合较好。该项研究对松弛型液体阻尼隔振器的设计以及其在遥感器微振动隔离的应用上具有很强的指导作用。     

准零刚度扭转隔振器振动传递特性研究

针对一种应用连杆弹簧负刚度结构所设计的正负刚度并联扭转隔振器,通过分析其设计参数,得到了其在静平衡位置达到准零刚度的条件。针对所述系统,建立二自由度非线性动力学微分方程,应用谐波平衡法求解了准零刚度隔振器的振动响应。考虑激励幅值、系统阻尼和转动惯量等因素,从扭转振动力矩传递和扭转振动功率流传递两个角度分析了准零刚度隔振系统的非线性振动传递特性。结果表明,此隔振系统具有良好的低频隔振效果,且表现为振动传递的硬特性;从功率流角度的分析还表明,系统的瞬时传递功率流峰值与输入功率流和耗散功率流的变化趋势保持一致。在低于共振区域的低频区间内,隔振系统前后两端的转动惯量对系统振动具有较大影响。最后,对扭转隔振器的振动隔离特性进行了试验验证,试验结果表明,隔振器具有良好的低频振动隔离特性。     

电流变隔振器工作特性的理论分析

阐述了电流变隔振器的工作原理，通过建立系统的物理杠杆模型，对电流变隔振器的隔振性能作了理论分析与动态仿真，确定了影响其特性的主要因素。从理论的角度证明了电流变隔振器在低、高频段均有良好的隔振效果，能有效地避免系统的共振并降低传递力的幅值，适用于发动机的宽频带振动的隔离。     

确定性激励时多阻尼介质耦合型非线性隔振器传递率特性研究

基于抗大冲击并衰减振动的工程应用要求，提出一种多阻尼介质耦合型非线性隔振器的数学模型，该模型考虑了平方阻尼、线性阻尼、库伦阻尼及非线性弹性元件的耦合；通过无量纲变换结合傅里叶变换和谐波平衡法对模型进行了理论上近似求解；具体讨论了非线性共振前的低频减振特性，这些特性的呈现可能还与具体器件的其他初始物理条件有关，其应用和控制有待于进一步器件模拟和机理研究。     

受简谐激励弹簧测力机构的主参数共振研究

应用拉格朗日方程得到有阻尼弹簧测力机构在简谐激励作用下的非线性运动微分方程Duffing-Mathieu方程;根据非线性振动的多尺度法求得系统满足主参数共振情况的一次近似解,并对其进行数值计算.分析激力、谐调值、阻尼等对系统主参数共振响应曲线的影响.随着阻尼的减小和参数激励幅值的增大,系统幅频响应曲线的峰值和共振区增大.其他参数相同时, 硬刚度力幅响应曲线与软刚度力幅响应曲线关于谐调值反对称.     

温度场中非线性弹性地基上矩形薄板主共振

为了研究温度场中非线性地基上矩形薄板受简谐激励的主共振稳定性问题,应用弹性力学理论建立其动力学方程,应用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程.利用非线性振动的多尺度分析方法求得系统主共振的近似解,并进行数值计算.分析温度、地基系数、阻尼、几何参数、激励等对系统主共振的影响.幅频响应曲线存在跳跃现象.随着阻尼、板厚、地积系数的增加,主共振振幅减小;随着激励幅值的增加,主共振振幅增大.随着温度系数-T1的增加,共振曲线的振幅增大;随着温度系数-T0的增加,共振曲线的振幅减小.     

系物弦在温度场中受简谐激励的亚谐共振研究

建立温度场中系物弦受简谐激励的数学模型,研究其亚谐共振规律.用伽辽金法得到系统的非线性振动方程.采用非线性振动的多尺度法求得系统亚谐共振的近似解,并进行数值分析.分析温度、阻尼、调谐值、激励幅值等参数对响应曲线的影响.给出1/3次亚谐共振存在非零解的条件.指出随着温度差的升高,系统的固有频率增加;随着阻尼的增加,幅频响应曲线向开口方向移动;随着调谐值的减小,响应曲线的振幅减小.力幅响应曲线的形状区别于经典的1/3次亚谐共振,是封闭的曲线.     

可用于大幅值激励的永磁式非线性隔振器

大加速度激励可极大影响结构的性能,甚至造成其破坏,如火箭发射时产生的强烈振动。提出了一种新型永磁式非线性隔振器,利用永磁力构建等效负刚度,并基于非线性软弹簧实现大加速度激励下的高性能隔振。永磁装置由一个轴向布置的永磁体和三个沿圆周均布的环形永磁体构成,所有永磁体均沿轴向磁化。分析并建立了隔振系统理论模型,基于谐波平衡法推导并得到了非线性隔振器的传递率表达式。设计了非线性隔振器的试验系统,分别研究了隔振器在0.2g、0.3g、5g及7g加速度激励下的隔振性能。结果表明,非线性隔振器在大幅值加速度激励(7g)下具有良好的隔振效果,其峰值频率降低47%,最大传递率降低70%。此外,也研究了永磁装置沿圆周不对称时的隔振特性,在该情况下,峰值频率降低51%,最大传递率降低86%。     

准零刚度隔振系统跳跃频率区间隔振研究

基于跳跃频率区间内准零刚度隔振系统的隔振效果具有不确定性的问题,提出了一种阻尼扰动控制方法。当控制系统阻尼增大到一定程度时,向下跳跃频率将低于激振频率,在原共振支上的大幅振动响应便会失稳并跌落到低幅振动的非共振支上,在此过程中借助范德波尔平面来判断何时撤除阻尼控制,从而实现了跳跃频率区间内的有效隔振,拓宽了准零刚度隔振系统的有效隔振频率区间。     

被动隔振的非线性动力学研究

研究了由基础振动激励的被动隔振体的非线性振动特性和振动稳定性。考虑隔振系统的非线性刚度和隔振材料的非线性阻尼,建立了被动隔振体的非线性动力学方程;用谐波平衡法研究了其非线性振动特性,导出了频率响应方程;讨论了非线性因素的影响;分析了隔振体振动的稳定性,得出了稳定区和不稳定区的分界线方程。     

仿足弓准零刚度隔振器特性分析与实验

为满足光学精密仪器更高的精度及动态特性要求,解决其安装空间逼仄与宽频域隔振的矛盾,提出了一种由屈曲梁与黏弹性材料并联构成的仿生准零刚度隔振装置,并建立了该仿生隔振装置的非线性动力学模型,结合谐波平衡法对其振动传递特性进行了分析。仿真与实验结果表明：当频率比大于15时,振动幅值传递率小于0.2,系统共振区振动幅值传递率低于0.75,隔振效果良好。该结论验证了仿足弓准零刚度隔振器的有效性,为光学精密仪器复杂隔振系统设计提供了参考。     

无谐振隔振原理的理论分析与应用研究

本文从振动的基本理论出发,在对传统的隔振传递率分析的基础上不同的激励时充分注意到隔振与共振的临界频率点处系统的运动特征,利用库仑阻尼与激振频率无关的特性,导出了系统在规定的振级下不出现谐振的传递计算分工,为电子设备所期望的“无谐振”振动隔离提供了理论依据,为使“无谐振”隔振原理有效地应用于工程实践,本文分析了和研究了系统固有频率对隔振效果的影响,提出了解决措施以及工程中的应用方法。     

2-DOF汽车悬架系统非线性动力学分析

为了研究外部激励作用下悬架系统的动态特性,建立了考虑非线性弹簧力和非线性阻尼力的二自由度四分之一车辆动力学模型。采用增量谐波平衡法分析了激励比和非线性刚度系数对悬架系统的动态特性的影响,并得到了各次谐波响应的幅频特性曲线。研究结果表明,在不同的激励比和非线性刚度系数作用下悬架系统表现出超谐波共振、主共振、多解、硬式/软式非线性以及跳跃不连续等强非线性行为。与此同时,悬架系统的超谐波共振响应对激励比具有明显的敏感性。除此之外,各参数对系统的主共振峰值及硬式非线性具有较大的影响。在一定范围内减小激励比和增大非线性刚度系数能够有效地降低悬架系统的振动幅值。     

燃料电池轿车动力总成分段线性的悬置系统非线性振动特性

针对燃料电池轿车电动动力非线性总成悬置系统及其振动特性,建立一种基于平均法的动力总成悬置系统非线性振动分析方法。建立2自由度分段非线性动力学模型,基于平均法推导得到系统的幅频特性函数,通过仿真计算讨论悬置系统共振特性的非线性特征,同时分析动力总成质量、悬置非线性弹簧刚度特性、阻尼系数以及激振幅值对幅频特性的影响。分析结果表明,平均法可以用于非线性动力总成悬置系统的振动分析,悬置系统参数与激励幅值对于系统特性的灵敏度分析结果可以应用于悬置系统的匹配设计。     

带颗粒阻尼双层隔振系统减振性能实验研究

结合双层隔振系统的工作原理,将双层隔振系统悬吊于悬臂梁下,颗粒阻尼添加于中间质量块,组成带颗粒阻尼的双层隔振系统。在系统底部质量块上施加白噪声激励,识别出系统的固有频率。对无颗粒阻尼双层隔振系统和带颗粒阻尼双层隔振系统,分别测出在一定频率范围,不同电压激励下的幅频特性曲线,实验证明添加颗粒阻尼后系统的阻尼比有显著的提升,共振峰有了大幅度减小。说明颗粒阻尼对系统有显著减振效果。且在高振动加速度下,系统的一阶共振峰向低频偏移,可有效防止共振的产生。