船舶管道振动半主动控制技术实验研究

针对船舶管道的振动特点,研究开发了一种电磁式半主动吸振技术,在模拟管道台架上对此项技术减振性能进行了实验研究,结果表明该技术具有良好的减振效果。     

连续参数型动力吸振器吸振效果分析

为了提升参数型动力吸振器的吸振效果,文中提出一种用于控制杆纵向模态振动的连续参数型悬臂梁动力吸振器。分析了杆纵振和吸振器弯曲振动的模态参数;建立广义坐标下杆-动力吸振器耦合振动系统的数学模型,得出传到基础的力与激振力传递率的解析表达式,得到连续参数型动力吸振器进行模态振动控制需满足的条件,给出吸振器的设计实例;分析了吸振器的吸振效果,探讨了安装位置对吸振效果的影响。结果表明:连续参数型悬臂梁动力吸振器可同时控制杆的多阶模态振动,并给出有效吸振的频率范围,将吸振安装到杆的前端,可增大有效吸振带宽。     

有阻尼吸振器参数优化与应用

针对某一特定频率下的振动问题,优化有阻尼吸振器参数来对其进行吸振。先对悬臂梁进行模态分析,得到对振动贡献最大的频率并确定吸振器的安装位置;然后,应用单自由度质量感应法得到动力吸振器在主振动系统上安装位置点的等价质量和等价刚度,并由其组成一个等效的单自由度系统;建立吸振器的数学模型,并基于理论推导出具有单自由度的动力吸振器的解析解,得到吸振器的3个参数;以悬臂梁为例,应用Abaqus软件仿真附加吸振器前后测试点的振动响应。仿真结果显示,安装动力吸振器后,测试点的振动得到显著降低,证实了吸振器的有效性。     

双滚子型动吸振器对倾斜振动系的减振研究(理论计算)

建立了附加双滚子动吸振器时的弹簧-质量-阻尼倾斜振动系的力学模型,并分析了系统的振动特性.双滚子型动吸振器中,一个滚子是参数励振型,而另一个滚子是共振型.这样的构造和配置使动吸振器在倾斜角度小的时候,参数励振型滚子动作;在倾斜角度大的时候,共振型滚子动作.由此,动吸振器在倾斜振动系的任何倾斜角度下都能减振.理论分析和数值计算结果表明,采用双滚子型动吸振器对倾斜振动系的减振效果明显.     

钢轨底部动力吸振器对钢轨振动与噪声的影响

为分析钢轨底部动力吸振器对钢轨振动特性和声辐射特性的影响,建立钢轨振动-声辐射模型.首先,根据铁路板式轨道实际拓扑结构建立三维实体有限元模型,采用直接法求解钢轨结构的特征值问题;其次,计算分析了钢轨在垂向单位力激励下的导纳特性与振动衰减率;再次,利用轮轨滚动噪声预测模型计算分析了动力吸振器对钢轨声辐射功率的影响;最后,对轨底动力吸振器的参数影响进行了分析.结果表明:轨底动力吸振器的减振频段为750～1 650 Hz,降噪频段为800 Hz以上;吸振器的质量比越大其减振降噪水平越高,但减振降噪水平的提高效率越低;在一定范围内适当增大吸振器刚度可略微提高降噪水平,但是刚度过大会加剧钢轨的振动及其纵向传播;阻尼系数影响减振降噪作用频率的带宽,需要保证足够大且与吸振器质量、刚度相匹配.对钢轨底部动力吸振器减振降噪作用和参数影响的计算分析可以为钢轨轨底动力吸振器的参数设计以及低噪声钢轨的选型提供一定的参考.     

基于动力吸振器的整车平顺性研究

为了提高大型运输车行驶中的平顺性,提出将动力吸振器应用于整车振动控制方法.以9自由度整车-路面耦合模型为基础,建立含有动力吸振器的13自由度整车-路耦合动力学方程,运用遗传算法对动力吸振器的相关参数进行优化,并对动力吸振器安装位置和车辆不同速度进行数值仿真分析.经过对比分析,结果表明:动力吸振器能够明显改善车辆的平顺性...     

使用动力吸振器降低轴系纵振引起的水下结构辐射噪声研究

以带有推进轴系的单层锥柱结合壳体为研究对象,用FEM/BEM方法计算轴系纵振激励导致的结构水下振动与声辐射响应.为了降低结构水下辐射噪声,在推进轴系上安装动力吸振器,分析了动力吸振器质量、阻尼和个数对水下结构辐射噪声特性的影响.数值计算结果表明,动力吸振器的减振效果具有较强的频率选择性,吸振频率相同的条件下,可以通过增加动力吸振器的质量、阻尼和吸振器的个数来改善水下结构的辐射噪声.     

飞机壁板附加动力吸振器后的振动与声辐射

本文运用模态分析方法系统分析了飞机壁板附加动力吸振器前后的结构振动特性，推导出了动力吸振器减振降噪量公式，并对动力吸振器各能数以及安装位置对其减振降噪效果的影响进行了分析和讨论。在此基础上设计了适合于飞机壁板安装的动力吸振器，并进行了实验室实验和飞机了飞行试验。结果表明，动力吸振器用于抑制飞机壁板的振动与声辐射具有良好的前景。     

双振子动力吸振器设计与仿真分析

针对传统振子吸振器单频吸振的局限性,以及为减小薄板结构的振动响应,基于单振子模型建立双振子多频动力吸振器。先介绍了双振子动力吸振器的模型,采用弹簧-质量单元构成吸振系统对振动能量进行吸收;再介绍模型参数的确定方法;最后,利用有限元软件对双振子模型的吸振效果进行仿真分析。仿真分析结果表明:所设计的双振子吸振器具有较好的吸振作用,且具有结构简单、安装方便的优点。     

基于多目标遗传算法的二自由度动力吸振器优化设计

针对实际工况中常见的具有平移和绕质心转动两个自由度的无阻尼主系统,提出了一种二自由度动力吸振器,通过对吸振器刚度和阻尼的优化,使主系统获得良好的减振效果。用位移、加速度、角位移和角加速度对主系统振动进行评价并作为优化目标。采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)解决4个优化目标、3个设计变量的多目标优化问题,得到含有60个解的Pareto最优解集。用熵权TOPSIS法对Pareto最优解进行排序,选取最优解作为动力吸振器优化设计的解。对动力吸振器进行仿真分析,频域仿真结果和随机激励下的时域仿真结果表明:参数优化后的动力吸振器使得主系统的4个振动评价指标均大幅降低,二自由度动力吸振器的振动控制效果良好,NSGA-Ⅱ和熵权TOPSIS联合优化方法适用于二自由度动力吸振器的优化设计。     

Dynamics Analysis of Nonlinear Energy Sink for Metal-Rubber Vibration Absorber

基于非线性能量阱的金属橡胶减振元件动力学分析

孔宪仁,熊怀,刘源,杨震国

（哈尔滨工业大学 卫星技术研究所,哈尔滨 50080）

创新点说明：

随着正弦激励作用下的非线性能量阱研究的不断深入,使得金属橡胶元件深入研究成为可能。为航天器仪器安装板提供减振方案,本文用复变量平均法分析了简化金属橡胶减振元件的非线性能量阱系统的定向能量传递问题。理论分析表明,系统存在一种是非线性模态引起的准周期响应,能够实现振动抑制;并用相轨迹的方法讨论了这种振动抑制效率。这些结论通过数值仿真都得到了验证。

研究目的：

用非线性能量阱理论分析金属橡胶减振元件动力学特性,为金属橡胶元件参数设计提供途径。

研究方法：

复变量平均法;分段时程法;相轨迹法。

结果：

1） 在正弦激励下的非线性系统（耦合金属橡胶减振元件）存在两种本质差异的振动响应,一种响应具有振动抑制效果,另一种则没有;

2） 两种振动响应出现与非线性刚度、正弦激励幅值大小有关;关系如正文中式（15）;

结论：

1）金属橡胶元件在受到正弦激励作用时,系统能量会出现局部积聚的现象,及非线性能量定向传递;

2） 金属橡胶元件系统会出现两种特殊响应,通过合理的设计参数可以实现特定响应的发生,从而提升金属橡胶减振元件的减振性能。

关键词：非线性能量阱,定向能量传递,金属橡胶减振元件,复变量平均法

     

摩托车前减震器随机激励下的响应分析

对摩托车前减震器进行动态分析,建立动力学方程力学模型,对系统响应路面激励的联合马尔可夫转移密度函数分析并归一化求解,求出了函数的稳态解．通过变量逆变换得到系统的联合概率密度函数．当车速提高时振幅将降低,但振动频率将随着增加,振动强度并不一定减少．增加阻尼系数、减小导向座与减振柱的内径比可以有效缓冲振动．     

基于能量回收的土木工程结构振动控制

为了解决土木工程结构振动的主动和半主动控制技术对外界电源过分依赖的问题,系统回顾了基于能量回收与利用的各种结构振动控制系统。在此基础上,提出了一种自供电磁流变阻尼器减振系统,实现了振动控制的自供电与传感;指出了该系统的应用前景、亟待解决的问题和进一步的研究方向。研究结果表明：该系统既可以作为具有自适应特征的被动控制装置,也可以设计为半主动控制系统,同时该系统还可以和其他结构控制系统组合使用。     

Dynamic damping property of magnetorheological elastomer

Magnetorheological elastomer(MRE) is a new kind of smart materials,its dynamic mechanic performances can be controlled by an applied magnetic field.MRE is usually used as a stiffness-changeable spring in the semi-active vibration absorber.In order to get perfect vibration control effect,low dynamic damping of MRE is need.But the dynamic damping of MRE was not studied deeply in the past.The dynamic damping of MRE was studied and analyzed.The influences of different test conditions including test strain amplitude,test frequency and test magnetic field were deeply studied.MRE sample and pure silicone rubber sample were prepared and tested under different conditions.The test results show that the main source of dynamic damping is the friction between iron particles and rubber matrix.And the friction is mainly influenced by the strain amplitude and test magnetic field.     

轧机主传动齿轮箱振动原因分析与判断

某型钢万能轧机齿轮箱是生产线的关键设备,在一次设备正常巡检时发现该轧机主传动齿轮箱振动异常.为查找齿轮箱振动的原因,利用现代振动测试手段对齿轮箱的轴承座的振动进行测量.在测试的基础上,利用故障排除法诊断出齿轮箱故障是由于齿轮箱之外其他故障引起.本齿轮箱振动故障诊断拓展了齿轮箱故障诊断方法,对其他齿轮箱振动故障诊断有所启发.     

遗传算法工具箱在半主动-TMD参数优化中的应用

提出一种新型的结构振动控制变频TMD半主动控制系统,采用遗传算法工具箱分析了结构的动力放大系数,证实了其对结构振动控制的可行性和有效性。结果表明,单个变频-TMD作为一种半主动驱动器能有效降低结构反应,与传统TMD相比,具有更大的减振频带宽度,而且效果显著。     

基于遗传算法和LQR的主动动力吸振器优化

动力吸振器作为抑制特定频率范围内结构物过大振动的有效装置,一直是理论研究和工程应用中的热门课题.本文针对在工作环境比较复杂噪声信号较多的情况下,在频域时域内分别采用遗传算法和LQR的控制方法,对主动动力吸振器进行了优化,数值计算结果表明,说明经过遗传算法优化,再经过LQR的控制系统能较好的适应噪声信号较多的情况.     

电梯曳引机减速箱振源分析及故障诊断

电梯曳引机减速箱的振动、噪音和故障与使用维修保养不善有很大的关系,本文从曳引机的各组成要素：蜗杆蜗轮、滚动轴承和电机等几个方面对电梯曳引机减速箱的振动和故障机理进行了一定的探讨。