核电厂高静低动三维隔震系统的地震响应研究

为实现核电厂隔震结构在静载阶段隔震层具有小位移的同时,动载阶段具有较好减震效果的目的,提出一种由水平隔震单元和高静低动隔震系统（由斜置橡胶支座和负刚度装置组成）组成的核电厂高静低动三维隔震系统。基于静载和动载阶段的斜置橡胶支座、负刚度装置的变形特征提出了核电厂高静低动三维隔震系统竖向理论模型,分别对斜置橡胶支座、负刚度装置以及高静低动隔震系统进行静力加载试验,结果表明斜置橡胶支座具有较好的承载力和较大刚度,负刚度装置呈现明显负刚度特性,高静低动隔震系统在动载阶段滞回曲线饱满,具有较小动刚度特征。理论模型与试验结果的对比表明所提出的高静低动隔震系统理论模型能较好反映该装置系统力学特性。进一步对核电厂高静低动三维隔震结构进行地震响应分析,结果表明该结构在静载下的变形为102.02 mm,从地震作用下核电厂上部结构和内部设备的三向加速度变化来看,该隔震结构具有良好的减震作用,减震率达到40%以上,提高了核电厂在三向地震作用下的安全性。     

具有刚度非线性双层隔振系统冲击响应数值分析研究

对双层隔振系统中的弹性元件即隔振器采用非线性立方刚度模型描述,在此基础上建立了双层隔振系统的动力学方程。应用Runge-Kutta数值法求得系统的冲击响应,分析了双层隔振系统上下层质量之比、刚度之比以及隔振器阻尼和硬特性刚度系数对系统抗冲击性能的影响,对双层隔振系统的抗冲设计具有一定的参考意义。     

带局域共振单元液固混合介质隔振器的动力学特性研究

针对被动振动控制技术中大载荷设备的低频振动隔离难点,提出了带有附加质量单元体的液固混合介质隔振方案。基于双质量振子的单元体模型,建立了液固混合介质隔振装置的整体动态方程,推导出隔力和隔幅两种隔振情形下的传递率理论公式,计算出传递率曲线上的解析极值点。在给定隔振器参数下,比对考虑附加质量单元体与仅考虑弹性的一般性单元体对传递率特性的影响,结果表明：附加质量不影响隔振装置的静态承载能力,但会降低共振频率;更重要的,附加质量的存在使得传递率曲线出现了最小极值点,即最佳的隔振频率点,这大幅提升了对应频段的隔振性能;解析结果证实,有效面积比、单元体数量是调控隔振性能的重要参数。     

正负刚度并联隔振系统建模与性能分析

针对重型装备低频减振难题,基于正负刚度并联原理,设计一种由矩形弹簧和碟形弹簧相互并联的低频被动隔振系统。建立隔振系统的简化模型并构建其运动微分方程,运用谐波平衡法分析得到其力传递率,分析在简谐力激励下的稳态周期响应。利用MATLAB对正负刚度并联隔振系统在扫频激励和随机激励下的响应特性进行仿真分析,进而搭建力传递率测试平台,验证所建动力学模型的正确性与合理性。仿真与试验的结果表明,所设计的正负刚度并联隔振系统具有良好的隔振性能,该成果可为重型装备低频隔振的研究提供理论和实验依据。     

圆环非线性隔振设计和动力学研究

根据特定形状弹性结构力-形变的非线性关系实现准零刚度隔振是一种更为直接的方法.利用弹性圆环弯曲变形来获得准零刚度,与此同时,通过添加水平弹簧和水平阻尼,引入非线性刚度和非线性阻尼.建立隔振系统动力学模型,运用直接运动分离法,给出了设计的频率响应和位移传递率的表达式,并对解析结果进行了数值验证,讨论了水平刚度和水平阻尼对...     

含凸轮-滚轮机构的准零刚度系统隔振特性实验研究

提出了一类含凸轮-滚轮机构的准零刚度隔振器,进行了静力学分析,给出了具有分段非线性的回复力;建立了隔振系统的运动方程,并利用谐波平衡法得到了主共振响应的一次近似解析解,给出了凸轮-滚轮保持接触的参数条件,并分析了保持接触情况下的力传递率;最后,对准零刚度隔振系统进行了激振实验分析,测定了不同工况下的力传递率,并与相应的线性系统进行了对比。结果表明：通过引入凸轮-滚轮负刚度机构,有效降低了起始隔振频率,抑制了共振,提高了隔振效果,因此,该准零刚度隔振器具有良好的低频隔振性能;凸轮-滚轮保持接触的前提下,激励幅值越大,负刚度机构越易发挥作用,隔振效果更显著。     

具有分布质量的双层隔振系统隔振特性分析

研究了分布质量对双层隔振系统隔振特性的影响，得到了质量对称分布时六自由度双层隔振系统固有频率及对谐波激励响应的解析表达式，提出了考虑摆动影响时确定隔振参数的实用设计方法并进行了实例计算。     

柔性基础双层隔振系统隔振效果评价的研究

在考虑基础柔性的情况下,用由机械阻抗给出的评价参数来评价双层隔振系统的隔振效果无法直观地反映基础的刚度对隔振效果的影响。本文建立柔性基础双层隔振系统力学模型,从力传递率、插入损失、振级落差、传递功率流率和插入功率流率五种隔振效果评价参数的定义推导并给出了它们的物理参数表达式,这些表达式可以直观地反映基础的刚度对隔振效果的影响。并以一个双层隔振系统的实例,分别就基础刚度取值对力传递率、插入损失、振级落差、传递功率流率和插入功率流率随激振频率变化的规律的影响,得出结论：对于柔性基础双层隔振系统,五种隔振效果评价参数对隔振效果的评价结果,受基础刚度的影响各有不相同,用力传递率评价的评价结果差异较小,用插入损失和插入功率流率评价的评价结果有一些差异,用振级落差和传递功率流率评价的评价结果差异较大。     

基于正负刚度并联的新型隔振系统研究

分析了正负刚度的概念，提出了通过正负刚度弹簧并联实现超低频隔振的新方法．并联负刚度弹簧不但显著降低了隔振系统的固有频率，同时也改善了系统的阻尼特性，提高了隔振系统产生高频内共振的频率．对所研制的正负刚度并联隔振系统进行的大量试验研究表明：由于并联了负刚度弹簧，隔振系统固有频率从6Hz降低到0．75Hz。隔振能力明显提高．     

面向电磁水声换能器的高静低动型悬架动力学研究

针对目前线性悬架无法兼顾电磁水声换能器降低谐振频率与承载较大静水压力的难题,设计引入了高静低动型悬架装置,并分析其对换能器声辐射性能的影响。建立了系统动力学模型和动态特性微分方程组,仿真分析了引入非线性刚度前后换能器系统声源级及谐振频率的变化。研究了输入电压对不同系统谐振频率的影响,探究了不同高静低动系统之间的差异。通过锤击试验测得引入高静低动刚度前后悬架的固有频率和加速度导纳。研究结果表明：相较于原线性悬架,高静低动型悬架在承受相同负载时具备更低的固有频率,低频段内具有更高的加速度。在电磁换能器中引入具有高静低动刚度特性的悬架装置可以获得比原系统更低的谐振频率,使低频区域内的声源级得到提升。     

几何非线性黏性阻尼隔振系统动力学特性研究

针对舰船设备用隔振系统中普遍存在的非线性特性,建立了包含非线性刚度、库伦阻尼和几何非线性黏性阻尼的非线性隔振系统数学模型,采用平均法进行解析求解,根据Routh-Hurwitz判据得到系统稳定性边界条件,综合研究了线性阻尼、库伦阻尼和和几何非线性黏性阻尼对系统幅频响应和稳定性的影响规律;对非线性隔振系统进行了避跳参数设计,分析了系统参数对避跳边界的影响;通过振动试验进行验证。结果表明:线性阻尼、库伦阻尼和几何非线性黏性阻尼对降低软、硬隔振系统幅频响应峰值,提高系统稳定性都有积极作用,但由于库伦阻尼的“锁定”特性导致硬特性隔振系统幅频响应出现“频率岛”现象,系统稳定性未能得到有效改善,但库伦阻尼有效降低了软特性隔振系统幅频响应峰值,提高了系统稳定性;几何非线性黏性阻尼对降低幅频响应峰值,提高系统稳定性均具有显著作用,同时不会出现“频率岛”现象。     

含多刚性约束的两自由度振动系统的动力学特性分析

建立了含多刚性约束的两自由度碰撞振动系统的力学模型,给出了质块于各刚性约束面黏滞运动的条件.通过多目标、多参数协同仿真,在(ω,δ)-参数平面得到了系统周期运动的模式类型和分布区域.讨论了低频域内基本周期碰撞振动群的分布区域和转迁规律,相邻基本周期碰撞振动相互转迁的不可逆性产生了两类转迁区域:舌状域和带状迟滞域.该研究...     

基于3-RPC并联机构的三维振动隔离系统的动力学建模与控制研究

基于车体振动的特点提出一种应用于车载设备的三维隔振系统,建立了该系统的半主动模糊最优控制模型,并通过实验验证了该多维隔振系统的性能。该系统通过使用磁流变(MR)阻尼器与弹簧组成的隔振子系统代替3-RPC(旋转副-平移副-螺旋副)并联机构中的驱动器实现空间三维振动隔离。控制模型结合了H∞状态反馈控制方法和MR阻尼器的工作原理得到阻尼器的可输出控制力,并通过模糊模型计算得到MR阻尼器的输入电流。设计制造了一套振动隔离实验平台,并采用正弦信号和随机信号进行振动实验完成了对平台的隔振性能的验证。通过测量上平台的振动加速度表明此隔振系统具有良好的隔振效果。     

刚度特性对八连杆隔离器隔振、隔冲性能的影响分析

为提高惯导设备隔离器的防护能力,设计了一种能够大幅度卸载任意方向冲击载荷的多杆并联隔离器,并选择能以小变形承受大载荷的碟簧作为弹性元件。同时,为分析隔离器的刚度特性及其对隔离器隔振、隔冲性能的影响,进行了准静态压缩实验、振动试验和冲击试验。研究发现,随着隔冲杆中碟簧数量增加,预紧力增大,弹性元件的准零刚度特性渐强,垂向及水平向隔振能力产生不同程度的削弱。在隔冲性能上,当准零刚度特性较为明显时,试验和仿真计算得到的加速度响应峰值更大,但随冲击载荷增加,隔离率趋于稳定。最后得出,当弹性元件具有较弱的准零刚度特性时,有利于保证隔离器在复杂冲击环境下,保持较好隔振、隔冲能力,为多杆并联隔离器的优化设计提供了参考。     

空间高微重力主动隔振系统动力学建模

为了满足未来我国空间科学实验对高微重力环境水平的要求,需要发展高水平主动振动隔离技术来保证实验需要的高微重力水平。介绍了微重力振动隔离技术的研究现状,根据我国科学实验载荷的发展要求提出了空间高微重力主动隔振系统设计方案,建立隔振系统的动力学模型并做出了仿真分析,结果表明,线性化后的动力学模型可以用于隔振系统的主动隔振控制。     

子系统参数对双层隔振系统固有特性的影响

为了研究子系统参数对双层隔振主系统固有特性的影响规律,将系统抽象为3自由度动力学模型,推导了系统动力放大系数(振幅比)和无量纲固有频率(固有频率比)解析式以及振型和解耦度与子系统质量比和刚度比的关系式,进而研究了子系统质量比和固有频率比对双层隔振主系统固有特性(固有频率、解耦度)的影响规律。在此基础上,针对含多个子系统的内燃动车动力包双层隔振系统,仿真计算了空冷子系统的质量和刚度对双层隔振12自由度主系统固有特性的影响规律。研究结果对双层隔振系统子系统的设计具有指导意义。     

含二次隔振架的双机驱动振动机的自同步理论研究

研究了一种含有二次隔振架的双机驱动振动机的运动自同步及其稳定性条件。该振动机由于二次隔振架的作用,既可以保证物料箱具有足够大的振幅便于筛分物料,又能减小振动机传递到地基的动载荷。首先利用拉格朗日方程建立了振动机的运动微分方程,利用平均小参数法得到了偏心转子的无量纲耦合方程;然后由偏心转子耦合方程零解存在条件得到了振动机实现自同步运动条件,并根据Routh-Hurwitz判据得到振动机同步运行的稳定性条件。最后,通过数值仿真验证了理论分析的正确性。     

柔性基础主动隔振系统的缩聚建模和时滞问题研究

以复杂柔性耦合主动隔振系统为对象,研究其动力学建模和时滞主动控制问题。考虑筏架和基础的弹性,建立浮筏系统的有限元模型,并基于超单元动力缩聚技术,把系统的有限元模型在物理空间中进行减缩。考虑作动器的时滞效应,建立系统的时滞主动控制模型,对系统的最大时滞量和控制器的时滞稳定性进行了数值研究。数值计算表明,主动控制中有必要考虑时滞因素以避免失稳,本文所提出的方法易于保证控制系统的性能和稳定性。     

金属橡胶隔振系统动刚度及减振效能分析

基于圆柱螺旋弹簧受压变形原理建立金属橡胶隔振系统动力学模型。分析在简谐激励作用下金属橡胶的动态刚度、频率响应及减振特性。基于谐波平衡法分别获得激励频率对金属橡胶压缩量幅值影响及金属橡胶压缩量幅值与激励频率对金属橡胶动态刚度影响。通过分析金属橡胶隔振系统获得金属橡胶构件高度、工作面横截面积及激励频率对冲击隔离系数影响,推导的冲击隔离系数表达式对金属橡胶设计及工程实际应用有重要指导意义。