随机振动下偏心隔振系统仿真分析

针对存在严重偏心的机载设备,通过载荷解耦计算各点支撑承受质量载荷,确定隔振系统固有频率,计算系统的刚度和阻尼;将系统中隔振器简化为线性弹簧阻尼单元,建立隔振系统的有限元模型,采用基础运动法分析隔振系统在随机振动下的加速度响应,最后根据试验结果优化隔振器的刚度和阻尼,使隔振系统的Y向在随机振动下的加速度响应误差从44.95%降到7.47%,固有频率误差从37.43%降到-0.25%,其他两个方向的仿真误差也都显著降低,获得较精确的隔振系统动力学模型,为偏心机载设备隔振设计提供指导依据。     

动力包多子结构双层隔振系统隔振优化方法EI北大核心CSCD

为了提升内燃动力包隔振性能,针对优化设计过程中优化参数较多及优化效率较低的问题,对其隔振优化方法进行研究。首先,通过综合各子结构质量、刚度矩阵建立多子结构动力包双层隔振系统24自由度动力学模型,对系统进行传统的全局坐标系下自由度耦合分析并据此提出能够去除子结构平动、转动自由度固有耦合效应的多坐标系解耦概念;其次,运用Sobol’全局灵敏度分析方法确定对动力包隔振性能影响较大的参数,并将其作为优化变量;然后,综合考虑解耦率与隔振效率对动力包进行多目标优化;最后,根据建立的动力包刚柔耦合有限元模型对系统隔振性能进行评估。结果表明,优化后系统解耦率及各工况下隔振效率均达到较高水平,验证了该方法的有效性。     

随机振动下偏心隔振系统仿真分析

针对存在严重偏心的机载设备,通过载荷解耦计算各点支撑承受质量载荷,确定隔振系统固有频率,计算系统的刚度和阻尼;将系统中隔振器简化为线性弹簧阻尼单元,建立隔振系统的有限元模型,采用基础运动法分析隔振系统在随机振动下的加速度响应,最后根据试验结果优化隔振器的刚度和阻尼,使隔振系统的Y向在随机振动下的加速度响应误差从44.95%降到7.47%,固有频率误差从37.43%降到-0.25%,其他两个方向的仿真误差也都显著降低,获得较精确的隔振系统动力学模型,为偏心机载设备隔振设计提供指导依据。     

磁悬浮隔振系统非线性动力学建模与仿真

进行适用于空间微环境的磁悬浮六自由度隔振系统动力学研究,设计磁悬浮隔振平台结构,借助有限元软件分析振源中隔振平台定子模态;分析磁悬浮隔振平台不同扰动力作用下系统耦合非线性特性,建立面向控制的非线性动力学模型;通过仿真研究系统对不同激励扰动下的动力学响应。该研究为控制算法设计提供理论基础及依据。     

基于遗传算法的动力总成悬置模态解耦及隔振性能优化

针对某SUV模态解耦率以及隔振性能不达标问题开展优化研究。运用两个三向刚度弹簧对后悬置独特结构进行简化并基此建立四点悬置六自由度多体动力学模型。以橡胶三向静刚度为优化变量,以悬置模态解耦率为优化目标,采用遗传算法对悬置参数进行优化。结合原悬置非线性刚度段的设计参数,对优化后的悬置进行通用28工况仿真以评判悬置限位作用。分析和测试结果表明,优化后悬置模态解耦率有大幅提升且悬置能够满足隔振以及限位要求。     

基于锰铜高阻尼合金弹簧的反作用轮隔振器性能研究EI北大核心CSCD

为解决反作用轮微振动引起卫星成像质量下降问题,依据反作用轮微振动特性,设计了一种汇聚式六自由度被动隔振系统。隔振系统通过弹簧刚度设计降低系统整体模态频率,结合高阻尼特性的锰铜合金作为隔振元件材料来提高振动能量衰减。首先,采用拉格朗日方程建立隔振系统动力学模型,考虑刚度对隔振性能影响,设计不同结构参数弹簧进行对照,分析弹簧径轴刚度比与系统基频关系,并确定最佳隔振结构参数;其次,利用有限元法分析隔振系统模态及振动传递特性,讨论各自由度下振动抑制性能;最后,搭建Kistler微振动试验平台对隔振前后的反作用轮微振动进行测量,分析与验证隔振器的减振效果。结果表明:隔振系统在六个扰动方向和中高频范围内隔振效果显著,在1000 Hz主频振动处隔振效果超过40 dB;在0~2500 r/min转速内F z方向上最大振动幅值的减振百分比达到92.42%。     

微重力模拟装置中悬吊弹簧局部模态动力学建模与试验研究

微重力模拟下的地面试验是验证隔振器能否在轨可靠工作的重要措施之一。通常采用悬吊法进行微重力模拟时,悬吊弹簧局部模态处的振动很容易引入隔振上平台。针对悬吊弹簧阻尼低,局部模态振动限制主动隔振控制性能的问题,采用PVC胶带与悬吊弹簧并联的方式提高弹簧阻尼;建立了微重力模拟装置中加胶带悬吊弹簧的连续动力学模型,对比研究纯悬吊弹簧模态振动和加胶带悬吊弹簧模态振动对隔振上平台的影响;搭建了地面试验验证系统并通过试验验证了悬吊弹簧动力学模型的准确性。试验结果表明,粘贴PVC胶带能够起到增加悬吊弹簧阻尼的效果,可以将弹簧的模态振动降低到1μg以下,从而减小模态振动对被动隔振的影响,并有效缓解模态振动对主动隔振控制性能的限制,这种状态能够更准确地反应在轨工作状态。     

斜置隔振系统耦合振动特性分析

针对工程中常见的动力装置隔振问题,建立复合激励下柔性基础斜置隔振系统动力学模型,推导系统传递特性矩阵及功率流传递函数。着重研究斜置隔振系统横向-横摇耦合振动特性,探讨解耦条件下的隔振效果。研究表明,合理配置支承结构参数可以实现横向、横摇振动解耦,显著降低系统的振动传递能量。     

支撑刚度对飞翼模型固有模态和体自由度颤振特性的影响

研究了支撑刚度对飞翼模型固有模态和体自由度颤振特性的影响规律。首先,建立了典型飞翼的半翼展结构动力学有限元模型和颤振分析模型,进行了自由-自由状态下的对称模态特性和体自由度颤振特性计算。然后,考虑飞翼模型在风洞实验中的典型支撑条件,在模型质心处采用沉浮弹簧及俯仰弹簧模拟其支撑刚度特性,在一系列支撑刚度下,计算了飞翼模型的低阶固有频率和体自由度颤振特性。结果表明,随着沉浮和俯仰支撑刚度的增大,对应的飞翼模型刚体模态频率呈上升趋势;与沉浮支撑刚度相比,俯仰支撑刚度对机翼对称一弯频率的影响相对较大。单独采用沉浮支撑会使飞翼模型在较低风速下发生俯仰/沉浮耦合型颤振;单独采用俯仰支撑则可获得与自由状态类似的俯仰/机翼对称一弯耦合型颤振。研究发现,通过适当地调整沉浮、俯仰支撑刚度值的组合,使得模型的俯仰频率超过沉浮频率一定比例后,可以获得与自由-自由状态近似的体自由度颤振结果。本研究对于飞翼体自由度颤振风洞试验模型的支撑刚度设计具有现实意义。     

《微动隔振平台参数摄动对模态参数的影响》

针对六自由度微动隔振平台参数模型的辨识问题,分析了六自由度隔振平台的模态参数辨识方法,并基于参数摄动重分析方法,仿真分析了微动隔振平台理论模型中参数的摄动引起的模态参数的改变,以及在模态实验中对模态参数辨识精度的影响。仿真分析表明：同向支撑刚度不等使得部分原本不耦合的模态之间产生了弱耦合作用,使得系统模态频率和振型均有不同程度的变化;垂向重心位置摄动对平台模态频率的影响较大;支撑刚度及垂向重心位置偏差对模态频率的辨识影响较小,而对模态振型的辨识精度有较明显影响。     

卫星控制力矩陀螺微振动抑制装置的动力学建模与实验研究

为了隔离卫星主要振源控制力矩陀螺的微振动,给航天器有效载荷提供超静工作环境,基于松弛型阻尼器,设计了控制力矩陀螺六自由度微振动抑制装置,完成了隔振平台的动力学建模和实验研究.使用牛顿-欧拉法建立了微振动抑制装置的动力学模型,分析了微振动抑制装置在基础激励下的频域特性和隔振系统的耦合特性;搭建了微振动抑制装置实验平台,并...     

中间构架柔性对双层隔振系统隔振特性的影响

为定量分析中间构架柔性对内燃动力包双层隔振系统隔振特性的影响规律,指导双层隔振系统的优化设计,建立中间构架的有限元模型并进行模态计算,通过与试验模态对比,验证有限元模型的正确性。在Adams中建立考虑中间构架柔性的刚柔耦合系统动力学模型以及将中间构架视为刚体的多刚体系统动力学模型。通过自由振动和扫频分析,得到中间构架柔性对双层隔振系统隔振特性的影响规律。研究结果表明中间构架柔性会使系统固有频率及主模态方向解耦度减小,并使系统幅值响应出现"移频"、"增频"现象,其中低频段以"移频"为主,高频段以"增频"为主,中频段二者同时出现。相关结论可为隔振设计以及耦合振动的有效控制提供动力学方面的参考。     

新型非线性低频被动隔振系统设计及实验研究

研制一种新型非线性低频被动隔振系统,由三个特定形状的片弹簧对称分布构成,具有较高静承载力和较低的动态刚度,可以显著的降低了系统的起止隔振频率;通过隔振系统弹性元件的一维无量纲模型,分析了其非线性行为,且对隔振器的力学特性进行了实验研究;建立了一个两自由度的隔振实验平台,在实验平台上对隔振系统进行了隔振性能研究,结果显示该隔振系统的隔振效果明显。     

基于Stewart平台的光电吊舱隔振系统设计

针对光电吊舱隔振的特殊要求,提出一种基于Stewart平台的三轴向等刚度且解耦的隔振系统设计方法。首先建立Stewart平台的六自由度数学模型并进行理论分析,得到Stewart平台隔振系统的设计准则。然后基于设计准则设计一种光电吊舱隔振系统。将有限元仿真与数学模型进行对比,发现两者分析结果基本一致,前6阶的模态频率最大误差不超过0.3%;隔振系统实现了三轴向等刚度设计,三轴向的模态频率差不超过7.8%。最后通过虚拟试验对隔振系统的性能进行验证,结果表明：隔振系统实现了解耦设计,线振动引起的角振动幅值不超过1.5×10-5rad;减振效果良好,系统在白噪声作用下振幅衰减幅度超过78%。     

一类多频线谱激励下的主动隔振控制方法

研究了多频离散线谱激励下的主动隔振控制问题,提出了一种多通道解耦的自适应前馈控制方法;采用窄带带通滤波器对多频振动信号进行解耦,通过多个并行的自收敛变步长归一化的LMS自适应滤波器构成前馈控制器,驱动一个单自由度的作动器对多频线谱振动进行隔离;该方法无需次级通道模型信息,具有结构简单、鲁棒性强的优点。在某型磁悬浮隔振器的隔振系统上进行了多频主动隔振实验,实验结果验证了该方法的有效性。     

冰箱压缩机2自由度隔振系统动态分析与测试

将某型号冰箱压缩机简化为一种2自由度隔振模型,考虑垂直与侧倾两种运动形态,应用拉格朗日法建立动力学方程,绘制参数变化的幅频响应曲线,分析弹簧刚度、支撑间距、偏心距和系统阻尼对力传递率的影响。通过模态实验法测得2阶固有频率,与理论计算值进行对比,验证了理论分析的可靠性,可为冰箱压缩机结构优化与减振降噪设计提供参考依据。     

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。     

六自由度主被动一体隔振平台的动力学实验建模

实验建模是摸清物理现象本质的一种有效手段,而针对六自由度主被动一体隔振平台,它的实验建模是实现隔振的主动控制的前提,也是能否达到满意控制效果的关键。通过对物理空间到传感器坐标空间变换的推导,给出了传感器在布置上应该满足的条件。结合六自由度主被动一体隔振平台的先验理论知识,从测试所得信号出发,利用最小二乘估计的递推算法建立起了作动器到传感器的动力学模型,为隔振平台的振动主动控制打下了基础。     

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。     

某大型汽车起重机副发动力总成悬置系统的优化设计

大型汽车起重机常增设一发动机,称为副发动机。副发动力总成悬置往往由设计者凭借经验和试凑选定。为改善某大型汽车起重机的振动噪声性能,建立副发动力总成6点悬置系统的理论模型,在MATLAB中编程计算了系统模态。为验证计算结果,在动力学仿真软件ADAMS中搭建系统的动力学仿真模型,进行系统模态的计算与验证。在此基础上,在MATLAB中编程进行能量解耦计算,发现系统多个自由度的振动耦合严重,隔振性能有较大提升空间。因此,以悬置的位置、刚度及安装倾角为设计参数,以系统6个自由度的能量解耦为目标,编制优化程序。程序中运用多起点、多次搜索,使多目标、多约束条件下的优化搜索速度慢,不易寻找到有效解的问题得以解决,并寻找到多组满足系统解耦要求的解。结果表明该方法能在复杂的多约束、多目标的条件下,设计满足系统能量解耦要求的悬置参数,具有较高的实用价值。