基于正交多项式法的动力吸振器安装点的等效质量识别

在动力吸振器的设计过程中,为方便匹配和寻找动力吸振器的最优参数,需要识别主系统在安装点的等效质量来将其简化为单自由度系统。针对传统质量感应法操作复杂、识别精度低的缺点,采用正交多项式法来识别主系统的等效质量,通过仿真与实验相结合验证对比正交多项式法和质量感应法的识别结果。结果表明正交多项式法相对于质量感应法识别精度高,实验结果和仿真结果较好的吻合,且通过实验验证利用正交多项式法匹配的动力吸振器有较优的吸振效果,基本符合不动点理论的最优条件。     

动力吸振器在浮置板轨道低频振动控制中的应用

研究了动力吸振器对轮轨动力作用下浮置板轨道低频振动的控制特性。首先基于动力吸振器定点理论以及多自由度系统等价质量识别法,并通过对浮置板轨道进行模态分析,确定了浮置板附加动力吸振器的最优刚度、最优阻尼和最优附加位置;然后对浮置板轨道进行简谐响应分析,探讨了控制浮置板各阶模态振动的动力吸振器在不同质量比下的吸振特性;最后基于车辆-轨道耦合动力学模型,研究了列车动荷载作用下动力吸振器对浮置板轨道低频振动的控制特性。结果表明:动力吸振器能够有效地吸收浮置板轨道的固有频率附近的低频振动能量;动力吸振器的质量比越大,其吸振效果越明显;合理的吸振器设置能够有效地控制列车动荷载下浮置板低频振动及对应频段钢弹簧支反力向下部基础的传递。     

颗粒阻尼吸振器对轧机辊系减振特性的研究

轧机在高速轧制过程中经常会发生垂直振动现象，这种振动行为会影响轧制过程的稳定性以及复合板表面质量和结合强度，不利于轧制生产高效连续进行。为了抑制轧机辊系在轧制过程中产生的垂直振动，该研究设计了一种多自由度颗粒阻尼吸振器。建立了安装吸振器的轧机上工作辊垂直非线性参激振动模型。运用多尺度法求解了系统的幅频特性方程，仿真分析了振动系统的奇异特性、时域特性、频谱特性以及幅频特性。对静定轧机上工作辊进行了垂直振动控制试验，对比发现理论分析与试验结果基本吻合，证明所建立的四自由度振动模型的可靠性。结果表明，颗粒阻尼吸振器能够有效地抑制轧机辊系的垂直振动并满足设计要求。     

基于行波模型的航天器附件动力吸振分析

将航天器梁式柔性附件的振动作为波动研究，建立附件端点带单自由度动力吸振器的航天器行波动力学模型。根据附件的等效单自由度模型设计吸振器参数，以获得最优的减振效果。结果表明，动力吸振可明显降低附件弹性振动的峰值，改善姿态运动特性，同时，行波模型具有方便局部模型修改的特点。     

多自由度主系统多模态动力吸振的优化设计

针对多自由度系统的多模态控制，通过附加多个动力吸振器，利用有限子结构导纳功率流理论，以输入系统的净功率流在整个吸振频带内的总声功率级为控制量，对多个吸振器进行单独优化设计和联合优化设计。结果表明，即使相邻固有频率的比值大于2(也即可以认为两个模态不相互影响)，联合优化设计的效果也明显优于单独优化设计。     

新型滚珠式多向动力吸振器的理论研究

提出了一种用于控制特殊多方向强迫振动的滚珠式动力吸振器。通过理论分析和数值计算,研究了该吸振器的振动控制机理和主要参数对吸振效果的影响。利用定点理论,优化设计了控制系统的最优频率和最优阻尼。研究表明,利用该结构简单的吸振器可以有效地控制机械或结构在共振频率点附近所发生的特殊的强迫振动响应。     

基于H2范数的弹性基础上接地负刚度动力吸振最优参数研究

针对实际工程中弹性基础上接地负刚度动力吸振器的最优参数设计,建立了以无阻尼单自由度系统代表弹性基础的动力学模型,采用H₂范数优化准则获得了以外激励到基础的力传递率最小时关于质量比和负刚度比的最优参数解析表达式,开展了简谐激励和随机激励下的效果验证以及不同基础参数下的参数影响分析。结果表明：以控制外激励到基础的力传递率为目标时,最优参数仅取决于吸振质量比和基础与主系统的刚度比,而与基础的质量比无关;当基础与主系统耦合强时,接地负刚度动力吸振依然能实现有效控制,但此时Voigt动力吸振已基本失效。     

动力吸振器在飞轮振动控制中的应用

为了研究动力吸振器对飞轮振动的抑制效果,采用多变量多变异位自适应遗传算法得到阻尼系统的吸振器最优参数,运用回归分析得到最优参数的数学表达式。通过仿真和实验验证最优吸振器设计的合理性和检验吸振器的减振性能。分析表明,最优吸振器能够降低飞轮的振动响应,采用遗传算法能够高效的计算最优参数,仿真和实验验证吸振器对飞轮振动的抑制效果非常明显。     

线性多自由度系统中动力吸振器优化参数的数值拟合

本文将P．J.Den．Hartog提出的“定点等值法”推广运用于有限长多自由度系统中的动力吸振器设计，利用小步长搜索法确定了动力吸振器的优化结构参数。同时，为工程应用方便起见，对动力吸振器的一些最优参数进行了曲线拟合，并给出了相应的经验公式。     

悬臂梁式动力吸振器多频减振研究

将悬臂梁作为动力吸振器附加在振动主结构上来达到振动抑制的目的,数值计算分析表明悬臂梁式动力吸振器具有多频减振特性。按照模态理论建立基于悬臂梁的具有集中参数的等效复式动力吸振器模型,悬臂梁的每一阶模态作为一个自由度的弹簧质量系统,把悬臂梁每阶模态的有效模态质量和等效模态刚度作为每一自由度弹簧质量系统的集中质量和刚度。用悬臂梁式动力吸振器的附加动刚度验证等效复式动力吸振器模型的正确性。将悬臂梁式动力吸振器附加在主梁末端,调谐悬臂梁式动力吸振器的前4阶模态达到对主悬臂梁的多频减振效果,证实了悬臂梁式动力吸振器多频减振特性。     

基于分段线性吸振器的振动半主动控制

提出一种基于刚度分段线性动力吸振器的振动半主动控制方案，通过调节弹性元件的间隙使吸振器工作频率跟踪外激励频率的变化。根据基波平衡导出了使主系统近似完全消振所需的间隙调节规律。数值仿真表明：这种半主动控制方案对于单自由度主系统和多自由度主系统均有很好的吸振效果和相当宽的工作频带。     

颗粒碰撞阻尼动力吸振器的设计及实验研究

将颗粒碰撞阻尼器和动力吸振器相结合,提出一种颗粒碰撞阻尼动力吸振器设计概念,该吸振器由一个装有碰撞颗粒材料的盒体和一个弹性元件组成,碰撞颗粒在盒体运动时发生碰撞而消耗能量。以一个五层的楼房框架模型为振动抑制对象,对其吸振性能进行了实验研究,并与相同质量的经典单质块动力吸振器的抑振效果进行比较。实验结果表明,所设计的颗粒碰撞阻尼动力吸振器扩展了经典的单质块动力吸振器的工作频率范围,对宽频带随机激励的振动响应具有良好的抑制效果,这种颗粒碰撞阻尼动力吸振器设计思想可以应用于高层建筑的地震和风振响应控制。     

线性多自由度系统中动力吸振器的优化研究

本文讨论了安装在周期性有限长多自由度系统上动力吸振器的优化问题。动力吸振器安装在系统自由端的惯性元件上，根据传递矩阵法推导了系统中力传递率的理论公式，并在数值求解的基础上，讨论了动力吸振器各结构参数对多自由度系统隔振性能的影响。最后利用小步长搜索法确定了动力吸振器的最优结构参数。     

用于列车地板结构减振的动力吸振器设计

动力吸振器作为一种振动控制的主要手段,很少被用于铁道车辆车体结构的振动控制。通过仿真分析发现车辆在33.6 Hz处存在地板局部振动放大现象。为解决该问题,建立地板-多重动力吸振器系统运动方程,推导得到动力放大系数函数,并提出一种基于偏导数的数值搜索方法,计算多重动力吸振器的最优参数。利用仿真方法提取地板目标模态的振型函数,并计算模态质量,最终得到地板最优多重动力吸振器参数。将动力吸振器建入车体仿真模型对其振动控制效果进行验证。结果表明,目标频率33.6 Hz处的地板振动加速度峰值下降23.98%,且33.6 Hz附近的振动传递率也有所下降,所设计的地板多重动力吸振器具有良好的减振效果。     

多孔流体阻尼式动力吸振器的动力学建模及实验研究

针对振动敏感型通信器件的低频减振问题,研究一种多孔流体阻尼式动力吸振器。通过建立吸振器动力学模型,确定动力吸振器刚度和阻尼的最优参数,分析阻尼孔参数对沿程阻尼力和局部阻尼力的影响规律,给出吸振器阻尼的设计方法。在介质分别为水和硅油的情况下,对动力吸振器减振性能进行实验验证,结果显示动力吸振器的吸振频率在1.6 Hz~2 Hz之间,随流体粘度增加,减振效果降低。主振质量吸振后的振动传递率最大可衰减53%左右,表明多孔流体阻尼动力吸振器对于低频振动有较好的抑制效果。     

钢轨动力吸振器减振降噪特性分析

采用钢轨动力吸振器是降低轮轨振动噪声的有效措施之一,基于有限元和边界元法建立钢轨动力吸振器振动噪声计算模型,分析单自由度钢轨动力吸振器系统和多重钢轨动力吸振器系统的减振降噪性能差异,调查在不同车轮钢轨表面粗糙度、不同列车运行速度工况下钢轨动力吸振器结构降噪特性。计算结果表明:多重钢轨动力吸振器结构较单自由度钢轨动力吸振器结构有更为优良的减振和降噪性能。随着列车运行速度增加,轮轨总辐射噪声增加,同时钢轨动力吸振器结构的降噪效果也有一定提升,而对于不同轮轨表面粗糙度,钢轨动力吸振器降噪量效果不会有较大的波动。     

两级串联式动力吸振器的参数设计

针对在主系统上附加两级串联式动力吸振器后构成的三自由度系统,通过求解其振幅放大率表达式,分析系统是否在某种条件下存在定点,结果表明当吸振器阻尼均存在时,不存在定点,故无法用定点理论对吸振器参数进行优化。通过编写计算程序对吸振器的各个参数进行数值优化,使主系统振幅放大率曲线的三个峰值点几乎等高,得到大量算例,并对其进行曲线拟合得出实用近似最优关系式,使设计效率提高。优化后,通过与不同型式的动力吸振器进行比较,发现两级串联式动力吸振器的吸振效果更好。     

悬臂式动力吸振器的分布质量模型

悬臂式动力吸振器的质量块难以满足质点假设的问题,在考虑了悬臂式动力吸振器质量块和悬臂梁的质量分布特性后,分析了质量块对悬臂梁刚度的影响,得到一种计算动力吸振器特性的分布质量模型。由工程中动力吸振器的设计约束,对所提模型的参数进行了简化,避免求解超越方程,由吸振器设计目标反向确定设计参数。数值算例表明,所提模型的精度较集中质量模型显著提高。     

用于含阻尼薄板结构减振的分布式动力吸振器的优化方法研究

动力吸振器用于结构减振时,其参数需要经过优化调谐才能获得最优的减振效果;目前,针对用于连续体结构减振的分布式(或多个)动力吸振器还没有很便捷的优化方法。研究了用于抑制含阻尼薄板结构基础模态振动的分布式动力吸振器的参数优化方法;利用模态叠加法建立了薄板与分布式动力吸振器的动力学方程,根据动力吸振器的振动特性推导得到了薄板基础模态与吸振器的简化二自由度运动方程,结合含阻尼的线性系统中动力吸振器最优调谐参数的求解方法,最终得到了分布式动力吸振器的解析优化公式。通过数值计算验证了优化公式的有效性;数值计算分析还表明优化公式对分布式动力吸振器抑制薄板结构的低频综合振动有很好的优化效果。     

硬岩掘进机的动力吸振方案优化研究

针对某隧道掘进工程中硬岩掘进机(TBM)的振动进行了实地测量。通过现场测试的结果可以看出,TBM推进系统在整个工作过程中振动剧烈,且主梁振动加速度响应在15Hz附近处出现明显的峰值。为降低TBM推进系统的振动水平,提出利用动力吸振器对TBM系统的振动进行抑制的方案。传统动力吸振器必须要有足够的附加质量才能达到良好的吸振效果,然而,TBM系统质量巨大且安装空间有限,吸振器的附加质量很难做到足够大。为此提出应用杠杆机构来实现放大吸振器的附加质量的方案,并设计了适用于TBM推进系统的动力吸振器。通过TBM整机—动力吸振器动力学建模分析,得到系统的频率响应函数,进而利用定点理论求得吸振器的最优同调条件与最优阻尼条件,最后对比传统动力吸振器和质量放大吸振器对主系统的抑振效果。结果表明,优化后的质量放大吸振器在吸振效果上较传统动力吸振器具有明显的优势。