基于压电堆和粘弹性材料的新型整星混合隔振系统

摘　要：为了降低振动载荷对卫星的影响,采用压电堆和粘弹性材料作为主被动隔振元件,设计一种新型的整星混合隔振系统,并对其隔振原理进行理论分析。通过有限元方法建立该隔振系统的有限元模型并分析其频率响应特性,根据分析结果,运用特征系统实现算法获取系统的最小阶状态空间模型来设计控制器,完成离线仿真。在此基础上,对低柔性模拟卫星进行整星混合隔振试验。仿真和试验结果表明,整星混合隔振系统能够有效地降低运载火箭传递到卫星的振动载荷。与整星被动隔振系统相比,整星混合隔振系统对低频振动分量具有显著的抑制作用,证明了该隔振系统的可行性和有效性,大大提高了卫星的安全性和可靠性。     

气动隔振系统非线性特性仿真与数值分析

建立了气动隔振系统非线性模型,在此基础上,利用matlab/simulink软件进行了仿真分析,得到了系统     

耦合吸振器的正负刚度并联系统的隔振性能研究

基于动力吸振原理,设计了耦合线性吸振器的正负刚度并联隔振系统。建立了系统的动力学方程,运用平均法进行解析求解,推导了动态响应频域解析解和传递率表达式,数值分析了吸振器的质量、刚度和阻尼对耦合系统隔振性能的影响规律,并与正负刚度并联系统进行了比较。结果表明,选择合适参数的吸振器,可在保有正负刚度并联系统的优良隔振性能的基础上,降低一定频域内被隔振体的振幅,减小系统起始隔振频率,扩大隔振频带宽,改善低频隔振效果。     

船用柴油发电机组非线性隔振系统动态特性分析

以计算多体动力学理论为指导,以船舶柴油发电机组的抗冲击研究为背景,建立了柴油发电机组的多体动力学以及线性隔振系统模型,并通过实验验证模型的正确性;在此基础上构建机组的非线性隔振系统,并对机组额定工况以及冲击条件下隔振系统的动态特性进行分析,结果表明非线性隔振系统较线性隔振系统有良好的隔振效果。文中的建模与求解方法较数学建模与求解简单易行,对隔振器选型与安装、非线性隔振器的参数化设计与优化、其它船用机械的抗冲击研究奠定了一定的工程应用基础。     

基于滑模控制投影混沌同步在隔振系统中的应用研究

线谱是潜艇辐射噪声谱中最显著的特征,即使在潜艇以低速航行,产生最低的噪声辐射的情况下也可以探测到。利用混沌的宽频特性来降低潜艇辐射噪声线谱,提高其隐身能力已被广泛研究,但由于混沌的内在不确定特性,当系统处于混沌状态时,整体隔振性能不能得到保证。提出应用滑模变结构控制实现隔振系统和混沌系统投影同步的新方法,在保持原有隔振系统隔振性能的前提下有效的消除了线谱。该方法不用计算Lyapunov指数,且对参数失配具有很强的鲁棒性。通过对两自由度隔振系统和Duffing方程的数值仿真,验证了该方法可成功消除线谱且明显改善隔振系统的隔振性能。     

主动隔振作动器刚度放大与控制误差分析

研究了主动隔振系统中作动器的刚度放大与控制误差问题。主动隔振系统中作动器的刚度应与其负载刚度相匹配,如果负载较大或者作动器刚度较小,可以利用作动器与小刚度弹簧串联的方式放大输出刚度。分析了控制器的输出误差均匀分布时主动隔振系统的隔振性能,分析表明,对作动器刚度放大时,需要同时提高控制器的相对精度与作动器的行程才能保证原有的隔振效果,作动器的输出刚度与控制器相对精度、作动器的输出行程两参数具有等效性与替代性。这为设计主动隔振系统时控制器与作动器在更广阔的范围内选择提供了依据。     

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。     

一种车载设备的低频水平减振方法

针对大型车载光电设备0~20 Hz低频段振动,综合考虑承载能力及车内空间,基于准零刚度系统隔振原理,提出了一种新的低频水平方向隔振方法。将一种新型的负刚度机构并入正刚度的弹簧,组成正负刚度并联的新构型隔振系统。通过对隔振系统的基本原理和动力特性进行理论分析,得到了系统处于平衡位置时的零刚度条件;并对加入了新型隔振系统的车载光电设备振动响应进行了模态仿真。理论分析和仿真结果表明,此新型准零刚度水平隔振系统在不改变承载能力的情况下,降低了固有频率,对于低频隔振有明显的效果。可将0~20 Hz频率范围内的振动幅值降低96.67%左右。通过对装有该隔振系统的车载仪器的性能进行测试,可验证该隔振系统对车载设备的隔振效果非常明显。     

滚球型准零刚度隔振器的特性分析

针对工程实践中的低频隔振难题,提出一种紧凑的、带滚球装置的准零刚度隔振器。首先,对隔振器进行了静力学分析,得到了实现准零刚度的参数条件;其次,建立了隔振系统动力学模型,利用谐波平衡法分析了系统频响特性及隔振性能,讨论了激励幅值和阻尼对响应的影响;最后,利用ADAMS对系统动力学特性进行仿真及隔振效果评估。结果表明,与相应的线性隔振系统相比,准零刚度隔振器的起始隔振频率显著降低,且在低频范围内力传递率比线性系统低得多。因此,滚球装置提供的负刚度明显降低了系统竖向总刚度,使系统具有优异的低频隔振性能,更重要的是紧凑的设计使其更易工程化。     

基于磁流变悬置的动力装置垂向隔振控制与试验研究

悬置阻尼宽频可控对动力装置实现积极隔振具有重要意义。分析了基于挤压模式的磁流变半主动悬置工作原理和阻尼特性,在建立动力装置垂向隔振模型的基础上,设计出模糊自适应隔振控制器,用量化、比例因子自调整算法降低不同工况下动力装置垂向激励力的传递;给出了一种改进的天棚控制算法,通过抑制动力装置振动来降低能量传递。设计出动力装置隔振台架试验系统,在不同工况下进行了隔振对比试验。结果表明,在动力装置处于中低转速时,可控磁流变悬置能在宽频范围内把力绝对传递率抑制到25%内,隔振效果优于橡胶悬置;而磁流变悬置垂向隔振方法中,兼顾振动传递率和激励频率的模糊自适应控制,优于通过抑制动力装置自身振动来隔振的天棚控制。     

柔性基础混合隔振系统建模与控制研究

实际的混合隔振系统一般由刚体振源、弹性安装基础以及连接它们的隔振器、作动器构成,是一个复杂的具有刚柔耦合特性的无限维分布参数系统。为了兼顾系统建模的准确性和控制器设计的方便性,采用子结构模态综合法对柔性基础混合隔振系统进行了建模,并与ANSYS建立的有限元模型进行了对比,在验证了模型有效性的基础上,基于修正的独立模态控制算法对混合隔振系统进行了控制设计和仿真分析,结果表明设计的混合隔振系统能够有效地减小基础的振动响应,且隔振效果优于被动隔振系统。     

复杂机械隔振系统阻抗与传递损失关联性研究

复杂机械系统一般弹性元件和刚性元件构成。在系统稳态运行状态下,弹性元件与刚性元件构成的系统阻抗是影响隔振系统传递损失的关键因素。本文建立了双通道传递系统阻抗数学模型,搭建了双层隔振机械系统试验台架,使用B&K3660D型多通道测量系统以及B&K 8203型力锤,采用锤击激励法测量阻抗,得到了系统初始安装状态的机械阻抗。通过调节机械系统基座结构强度,以及管路系统支撑刚度,研究了两传输通道系统阻抗与机械系统隔振效果,管路系统传递损失之间的关联性,并分析出了两传输通道系统阻抗与两者之间的定量关系。试验研究表明：1,适度提高基座结构阻抗有利于隔振装置的隔振效果,当隔振系统的隔振效果不能满足设计的要求时,增大试验基座阻抗有利于系统的隔振效果,2,通过改变管路系统弹性元件的属性及其布局形式,能有效增大管路系统的阻抗,提高挠性管路系统的能量传递损失,有效降低隔振系统的基座振级。     

光电吊舱无角位移被动减振系统研究

根据某型光电吊舱无角位移减振的需求,利用分级减振的设想,设计了一组内外框架减振器,计算了减振器刚度、阻尼系数范围,并对减振器进行了合理的布局,建立了减振系统的Solidworks三维模型,在ADAMS中进行了振动仿真分析,得出单方向输入时系统的幅频响应曲线,并对系统参数进行了优化,确定了减振器的刚度、阻尼系数的最优值,结果表明,该系统实现了三向相等刚度,解除了系统三个方向的线振动耦合,保证了荷载基准与底座基准振动状态下无相对角位移。     

柔性基础混合隔振系统建模与控制

实际的混合隔振系统一般由刚体振源、弹性安装基础以及连接它们的隔振器、作动器构成,是一个复杂的具有刚柔耦合特性的无限维分布参数系统。为了兼顾系统建模的准确性和控制器设计的方便性,采用子结构模态综合法对柔性基础混合隔振系统进行建模,并与ANSYS建立的有限元模型进行对比,在验证模型有效性的基础上,基于修正的独立模态控制算法对混合隔振系统进行控制设计和仿真分析,结果表明设计的混合隔振系统能够有效地减小基础的振动响应,且隔振效果优于被动隔振系统。     

基于主动阻尼的屈曲梁准零刚度隔振技术研究

准零刚度(QZS)隔振系统具有高静刚度-低动刚度的特性,能够对低频振动进行有效抑制,而主动阻尼能够显著降低系统的共振峰值同时保持系统高频传递特性不变。因此,将准零刚度隔振系统与主动阻尼相结合,可以有效提升系统的超低频隔振性能。以屈曲梁准零刚度隔振器为研究对象,基于系统动力学模型,引入主动阻尼控制策略,通过理论分析研究了主动阻尼对屈曲梁准零刚度隔振系统传递率的影响,并利用SIMULINK工具开展扫频、正弦和随机扰动条件下的屈曲梁准零刚度-主动阻尼隔振系统仿真研究。仿真结果表明:在超低频段(≤0.1 Hz)该系统能够产生8~32 dB的隔振效果;在高频段(≥10 Hz)隔振效率不低于36 dB,且对随机扰动响应的隔振效率为36 dB。     

多输入多输出柔性耦合隔振系统的试验研究

针对多台铣床与柔性基础耦合振动主动控制系统,分析多输入多输出耦合隔振系统试验模型,建立主动隔振系统的动态运动方程。在此基础上应用Lab VIEW图形化编程软件实现不同特性参数下振动控制。最后通过试验验证试验模型、数学模型及控制方法的正确性和有效性。
。最后通过试验证明了控制方法的有效性。     

基座隔振性能结构设计及性能评价

利用有限元软件Patran/Nastran,对基座的隔振性能进行结构设计,通过仿真分析,研究了不同结构形式对隔振性能的影响,确定了最优的基座结构形式,并进行了隔振性能试验验证。     

船用水泵机组的隔振设计与动态特性分析

根据某船舶设计中提出的减小机械设备的振动传递、降低水下噪声的要求,针对该船舶的水泵机组所具有的特点,进行了隔振浮筏的设计.通过有限元分析软件ANSYS,建立起水泵机组浮筏系统的动力学模型,计算分析了浮筏筏体的振动模态以及整个隔振系统的传递特性,探讨了提高隔振性能的方法,从而改进了设计.文中将计算分析结果与实测试验结果进行了比较,讨论了影响计算精度的若干方面,得出了一些有意义的结论.     

柔性板基础隔振系统的柔性多体动力学理论建模

根据舰艇机械隔振系统的特点,首先利用瑞利—里兹法推导了柔性板的动力学方程,然后结合柔性多体动力学理论,推导柔性板基础上的隔振系统的动力学模型。