惯容器对双层隔振系统动态性能的影响

设计了一种动力设备双层ISD隔振系统,推导了双层ISD隔振系统的机械导纳和传递率计算公式,探讨了惯容器对双层ISD隔振系统固有频率及振幅比的影响。研究结果表明,在上层或者下层安装惯容器,可降低双层振动系统垂向的固有频率,减小两个固有频率之间的间距,降低自由振动的振幅比;在下层安装惯容器,则相当于增加了中间质量的参振质量,可改善双层隔振系统的隔振性能,或者在保持原有隔振效果的基础上有效减少中间质量,这可解决双层隔振系统的中间质量较大带来的弊端,从而实现双层隔振系统的轻量化设计。研究结果有利于惯容器在舰船双层隔振中的工程应用。     

惯容准零刚度隔振器动态特性研究

将惯容器运用于准零刚度（quasi?zero stiffness,简称QZS）隔振器中,根据惯容器、弹簧与阻尼器的布置形式,提出并联式与串联式惯容准零刚度隔振器。研究两种惯容准零刚度隔振器在简谐力激励下的动态特性,运用谐波平衡法求解系统的动态响应,揭示两个主要的结构参数（惯质比与刚度比）对系统动态特性的影响规律,定义动态位移峰值、力传递率峰值、隔振频带以及高频带的力传递率4个性能评价指标来评价系统的隔振性能。研究表明,相较准零刚度隔振器,并联式惯容准零刚度隔振器的力传递率峰值较小,隔振频带较宽,但动态位移峰值与高频带的力传递率较大;串联式惯容准零刚度隔振器能拓宽准零刚度隔振器的隔振频带,高频带的力传递率都趋于零,但动态位移峰值与力传递率峰值较大。研究内容为将惯容器运用于准零刚度低频隔振领域具有理论指导意义。     

潜艇浮筏隔振系统的控制研究

为带有电流变阻尼器的双层浮筏隔振系统设计了一种半主动模糊滑模控制器。根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择了滑模面系数,并根据滑模到达条件设计了半主动模糊滑模控制器。仿真分析了浮筏隔振系统在扫频激励信号下的力传递率及双频激励信号下输入力和输出力的曲线。仿真结果表明：半主动模糊滑模控制下浮筏隔振系统的减振效果要远好于最优被动阻尼系统。     

基于虚实映射模型的惯容惯质系数测试与验证

为测试实际惯容器的惯质系数并验证惯容器动力学模型，以低频简谐力为激励，基于滚珠丝杠惯容器开展了台架实验。实验表明，滚珠丝杠惯容器惯质系数接近理想，但其易受安装预紧力的影响，过大与过小的安装预紧力均为不当安装，使测试惯质系数严重偏离理论惯质系数。为判断惯容器安装预紧力是否合适，且便于惯容器的运行维护，建立了惯容器虚实映射模型并开展实验测试与验证。结果表明，所建立的虚实映射模型可有效判断安装预紧力的大小，为调整惯容器安装预紧力提供指导，进而为惯容器使用过程中的运维保障提供技术支持。     

惯容-橡胶复合隔振器动力学建模及参数识别

针对惯容-橡胶复合隔振器已有数学模型不精确的问题,考虑隔振器的恢复力,建立基于力-位移关系的非线性数学模型。在力学特性试验的基础上,将Bouc-Wen模型应用于惯容?橡胶复合隔振器以模拟其迟滞特性,采用遗传算法对数学模型中的未知参数进行识别,利用不同幅值和频率的试验数据对结果进行检验,并应用Simulink工具箱对识别结果进行数值仿真验证。结果表明：遗传算法可以准确识别出模型中的未知参数,激励频率为0.1~5 Hz时,试验值和仿真值的上、下幅值最大偏差分别为7.9%和8.3%;在10 Hz频段内,通过模型得到的传递率与试验传递率之间的平均误差为8%,均与试验数据有较高吻合度,验证了惯容?橡胶复合隔振器Bouc-Wen模型的正确性。     

水下航行器浮筏隔振系统研究

在浮筏隔振技术的基础上,论文首先通过实验验证了有限元建模的正确性和浮筏隔振系统的隔振效果,并通过有限元软件分析了当浮筏隔振系统的结构参数(壳体刚度、筏体质量比、阻尼、隔振器刚度)发生变化对隔振系统的影响。     

潜艇浮筏隔振系统的半主动模糊滑模控制

对带有电流变液智能阻尼器的双层浮筏隔振系统设计一种半主动静态输出反馈模糊滑模控制器.根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择滑模面矩阵.根据滑模到达条件及可控屈服阻尼力对隔振系统做负功原理设计半主动输出反馈模糊滑模控制器.仿真分析浮筏隔振系统在扫频激励信号下的力传递率及在双频激励信号下的输入力和输出力曲线.仿真结果表明,半主动输出反馈模糊滑模控制下的浮筏隔振系统的减振效果要远好于最优被动阻尼系统.     

双层隔振系统理论建模与试验仿真研究

利用四端参数法建立了基于冰箱压缩机双层隔振系统的理论模型,得到了系统的力传递率规律,利用有限元法建立了双层隔振系统的仿真模型,通过模态分析及动态响应分析得到了系统的振型及力传递率。将双层隔振系统力传递率的理论结果及有限元仿真结果与试验结果进行了比较分析,结果表明,理论模型得到的共振频率与仿真结果吻合较好,力传递率结果与仿真结果总体趋势一致,理论结果与仿真结果在0 Hz~150 Hz的低频段上与试验结果吻合较好,当频率高于150 Hz时,理论结果及仿真结果均与试验结果存在一定偏差。     

基于机电惯容的漂浮式海上风力机无源振动控制

机电惯容是一种新型惯容装置,可利用电路网络实现高阶机械阻抗,具有性能和空间上的优势。由于海上风力机的机舱空间有限,研究了位于浮式平台中的机电惯容系统对漂浮式海上风力机载荷的影响。根据直流电机的特性,电机轴的转矩输出与电机回路中的电流呈线性关系,因此针对所建立的机电惯容,重点研究了所有由单个电阻、电容、电感组成的电路网络对漂浮式风力机减振性能的影响。为了降低优化过程中的复杂度,首先建立了3自由度(Degree of freedom,DOF)漂浮式海上风力机模型,随后优化了含有电路网络模型的输入输出传递函数的H2范数,得到电路网络最优参数。最后,基于美国可再生能源实验室的5 MW基准风力机模型对优化结果进行了仿真分析。仿真结果表明,在不考虑装置工作行程的情况下,所建立的机电惯容调谐质量阻尼器(Mechatronic inerter tuned mass damper,MITMD)系统可以有效减少风力机系统的结构载荷。相较于减振装置位于机舱中的情况,建立在平台中的MITMD系统可以同时减轻塔基和塔顶转轴处的载荷。MITMD的控制效果以运动位移为代价,因此在实际应用中需要折中考虑减振效果和装置...     

力隔振试验系统的结构设计和性能分析

力隔振试验系统是力隔振研究中最基本和必需的装备,从机理和传感器设置等方面都有别于现有的振动台.针对半主动力隔振研究的要求,研制了适用于单、双层力隔振控制的试验台和测量系统.设计并建立基于同步振动原理的机械机构和传感器体系;推导双电动机同步振动激励力的数学表达式;确定力传递率的测量理论和方法,并构建基于PC的传递率测量的软、硬件系统;分别测量单、双层力隔振试验台的无阻尼传递率,以及应用Lord公司RD-1005-3磁流变阻尼器后的小阻尼力和大阻尼力条件下的力传递率.试验结果表明,力隔振试验台的无阻尼传递率与理论传递率相吻合,而由于磁流变阻尼器的强非线性,小阻尼力和大阻尼力传递率和理论值相比具有明显的特异性.     

动力机械隔振系统传递率影响因素研究

采用理论分析和实验研究相结合的方法,研究了动力机械隔振系统参数对传递率的影响,获得了不同的激振力频率下,刚度和阻尼参数对传递率的影响规律,并分析了规律存在的内在机理。研究结果表明,当动力机械设备工作在低频共振区时,传递率Ta的最大值与刚度(或固有频率)无关,随阻尼比ξ增加按T_a=1/(2ξ)+1规律明显下降;当动力机械激励频率ω远高于固有频率时,传递率随隔振系统刚度减小而明显下降,同时减小阻尼比也有助于减小传递率;对于质量、刚度和阻尼均确定的系统,当激励频率远大于系统固有频率时,传递率Ta随激励频率ω增加而减小。上述结论得到了试验验证。     

船舶设备半主动单层隔振系统传递特性分析

为了提高船舶动力设备单层隔振系统的隔振性能,研究半主动磁流变(magnetorheological,简称MR)阻尼器和基础质量对系统传递特性的影响规律,采用通过试验验证的改进的Bingham模型描述MR阻尼器的力学特性,建立考虑基础质量影响的二自由度无约束隔振系统的动力学模型。通过平均法得到了隔振系统主共振时的解析解,并通过数值方法验证了理论解的正确性。以力传递率为评价指标,研究了半主动隔振系统主要参数对系统主共振的影响。结果表明:基础质量增加可降低系统的固有频率及隔振区域的减振效果;MR阻尼器控制力和零力速度的增加可提升隔振性能;MR阻尼器的阻尼增加可提高共振区域的隔振效果,但降低了隔振区域的隔振效果。     

冰箱压缩机支承系统的动力学分析与优化

以冰箱压缩机隔振系统为背景,建立柔性基础双层隔振系统力学模型,运用子结构导纳法推导隔振系统传递率公式。以推导出的理论公式为基础,应用遗传算法对隔振系统参数进行优化研究。文中还对理论公式和部分优化结果进行数值仿真和试验验证。试验和优化结果验证理论分析的正确性,研究结果具有工程应用价值。     

参数变异的动力总成双层隔振系统强迫振动研究

由于机器制造、加工及材料本身物理特性的不确定性导致双层隔振系统实际为不确定模型。基于快速摄动法推导了参数变异对双层隔振系统的激振、传递率、动反力及机组振动烈度的影响关系式,分析了参数变异的影响规律,并采用蒙特卡洛法进行了验证。研究表明,功率修正误差对倾倒力矩影响最大,回转质量误差对离心惯性力及力矩影响最大;而双层隔振系统动反力受参数变异影响最大,其中两级隔振装置转动惯量及刚度参数占主导因素。     

动力机组双层隔振系统新型隔振器设计及研究

针对某动力总成双层隔振系统,建立了将试验台的机组及构架均视为柔体的双层隔振系统仿真模型,通过模态测试验证了模型的准确性,分析了隔振器三向刚度变化对系统隔振特性的影响;基于Mooney-Rivlin模型,分析了不同开槽角度及宽度对橡胶隔振器三向刚度的影响,完成了新型隔振器设计。通过振动测试实验验证了新型隔振器对系统隔振性能的提升效果。研究表明:隔振器水平刚度变化对系统隔振性能影响不大,水平刚度降低主要引起系统振动速度及传递力响应在低频段的移频,对高频段基本没有影响;降低隔振器垂向刚度虽会在一定程度上增大系统低频段(对应机组启停工况)的振动烈度,但能够有效地降低系统中、高频段(对应机组正常运行工况)的传递力。     

双层隔振系统模态匹配分析及其振动特性

针对出口内燃动车动力包的双层隔振问题,根据双层隔振系统的结构参数,建立双层隔振系统的有限元模型。对双层隔振系统进行了模态计算,掌握了系统的频率特性。根据柴油机组激振力的频率特性,定量对双层隔振系统进行模态匹配分析。对双层隔振系统进行谐响应计算,准确判断构架和机组是否发生共振,验证模特匹配的合理性。施加怠速工况下的各个激振力,对双层隔振系统进行了强迫振动计算,计算双层隔振系统的振动烈度和传递率。结果表明：双层隔振系统的隔振性能良好,能满足实际工程需求,研究结果可为实际工程提供参考。     

颗粒阻尼双层隔振系统减振特性试验研究

为了对颗粒阻尼双层隔振系统进行全面减振效果评价,提出一种全新的减振效果评价方法。该评价方法将颗粒阻尼双层隔振减振效果指标定义为双层隔振振级落差与颗粒阻尼插入损失之和。通过试验测量颗粒阻尼双层隔振系统在不同振动环境下的下层基座、中层筏架和上层机组加速度信号,利用该评价方法进行试验分析。试验结果表明:颗粒填充率为70%时减振效果最好,共振频段减振率达到33%;颗粒阻尼全面提高了双层隔振系统的减振特性。试验结果验证了该评价方法的有效性。     

动力机组双层隔振系统半主动模糊控制

针对内燃动车动力机组宽频振动特性确立双重优化目标，以磁流变阻尼器为执行器，提出一种兼顾系统稳定性和隔振效率的半主动模糊控制策略，并建立动力机组多刚体半主动控制系统进行效果验证。研究结果表明：基于半主动模糊策略控制的双层隔振系统在包括功率均衡和非均衡工况在内的宽频范围内均具有良好的隔振效果。在低频段内，该混合模糊控制系统振动烈度和力传递率与弹簧定阻尼隔振器系统基本相同；在高频段内，其振动烈度和力传递率更小，隔振性能更优，能够实现全工况的有效振动控制。     

基于某舰船高压空压机模块抗冲击分析的研究

依据舰船用高压空压机模块的抗冲击使用要求,基于舰船设备抗冲击理论,通过仿真计算和试验分析,建立了模块(双机双层隔振)及单机系统(单机双层隔振)的抗冲击动力学模型,采用Adams软件模拟了空压机、浮筏的冲击加速度及隔振器的变形等动态特性.结合单机系统的双波冲击试验和裸机(单台空压机)的落锤冲击试验,综合评价了该高压空压机...     

串联节点刚度对隔振系统传递率的影响研究

目前针对动力机械隔振系统传递率的研究主要集中于隔振器本身刚度或阻尼对系统的影响,但在部分实际应用的隔振系统中,阻尼减振器作为独立元件,其端部节点的刚度对隔振系统传递率有着不可忽视的影响。为了讨论阻尼减振器的节点刚度对动力机械隔振系统传递率的影响,采用理论分析与实验验证相结合的方式,对其进行了研究。研究结果表明:在一个质量、隔振器刚度和减振器阻尼都一定的系统中,当动力机械设备工作在低频共振区时,随串联节点刚度增大,传递率明显下降,串联刚度大于一定值后,传递率趋于稳定;当动力机械激励频率远高于固有频率时,随串联节点刚度减小,传递率明显下降。研究可为变刚度隔振系统提供理论依据,也可为应用于隔振系统的减振器性能优化设计提供参考。