一种新型双腔隔振器动力学特性仿真与试验研究

双腔液固混合介质(SALi M)隔振器是一种适用于低频重载隔振的新型隔振器,它由主腔室、附加腔室、连通管道以及油液和波纹管弹性单元体组成的液固混合介质构成。根据连通管道中流体运动的动量方程建立隔振器非线性动力学模型,将非线性流体阻尼线性化,得出系统的等效刚度和阻尼表达式。理论分析和仿真结果表明,系统的等效刚度和阻尼具有复杂变化特性。连通管道内部油液流动受到流体阻尼力、管道内部液柱惯性力的综合影响,系统等效刚度可能会出现渐软、渐硬、振荡等复杂特性。运用MTS试验机测试隔振器在简谐位移激励下的刚度和阻尼特性,并搭建隔振试验系统。试验结果较好地验证了理论分析和仿真计算所得结论,为下一步的工程设计奠定了基础。     

双腔固液混合介质隔振系统变刚度控制试验研究

双腔固液混合介质隔振器可以通过改变联通管道的节流面积调节隔振系统的动力学特性。设计了一个主动控制阀组,通过控制四个分支油路的通断可以实现对于整个油路节流开度的近似连续调节。对于不同节流开度下的隔振系统的动力学特性进行了实验研究,结果表明,通过改变控制阀组的流通特性,可以有效控制隔振器的刚度和阻尼特性。介绍了FEBC(Frequency Estimation Based Control)控制策略基本原理,并用不同方法对于振动信号基频的实时辨识进行了对比研究。最后基于FEBC控制策略,对于双腔隔振系统的半主动控制进行了实验研究,结果表明,通过变刚度半主动控制,可以有效的规避共振峰值,提高隔振系统的性能。     

液固混合介质的隔振性能分析

液固混合介质以一种全新的工作机理形成优良的隔振系统动力学特性.此介质由一类几乎不可压缩液体和许多可压缩的固体单元混合而成;当振动、冲击发生时,液体将动压力瞬间传递到所有单元体上,使它们同时参与变形,可有效隔离振动,冲击能量也可被大幅度吸收、损耗;若设计得当,这类隔振器可同时具有卓越的隔振、缓冲性能.为研究其隔振机理与隔振性能,以空心橡胶球作为固体单元体,分析了该单元体在有限变形情况下的变形规律以及隔振器的非线性刚度特性,建立了系统的非线性动力学方程;采用精细时程积分方法,计算了主共振的时域响应.并和试验结果进行了对比,两者有较好的一致性;还用此数值方法研究了系统主共振时的稳定性.在一定条件下.液固混合介质隔振系统主共振响应存在多解和跳跃现象;最后分析了液固混合介质隔振器的隔振性能,发现了一些有趣的新现象.     

液压阻尼型橡胶隔振器动态特性建模方法EI北大核心CSCD

从液压阻尼型橡胶隔振器的集总参数模型出发,推导并分析了其统一的复刚度线性模型。基于推导的线性模型,同时考虑了液压阻尼型橡胶隔振器惯性通道阻尼的非线性以及上液室刚度的非线性,建立一种新的非线性模型。该模型能反映液压阻尼型橡胶隔振器动态特性的幅值、频率相关性。最后,在简谐激励和随机激励下,利用建立的非线性模型分析液压阻尼式橡胶隔振器的动态响应,并和试验结果进行了对比分析。     

一种悬臂梁组合几何非线性结构准零刚度隔振器研究

为拓宽被动隔振器的隔振频率范围,实现低频甚至超低频隔振,研究了一种由负刚度机构与线性弹簧并联构成的准零刚度隔振器,其中负刚度机构由悬臂梁组合几何非线性结构构成。建立隔振器的静、动力学模型,得出了隔振器的恢复力-位移、刚度-位移曲线;分析隔振器在力激励下的幅频响应特性和稳定性,得出了阻尼及激励幅值对其隔振性能的影响规律。设计搭建机械式振动实验装置,对隔振器进行试验研究。理论分析及实验结果表明,在相同静态承载力下,所设计隔振器较对应线性隔振器,隔振频带更宽、隔振性能更优。本研究为准零刚度隔振器的设计提供了新的思路。     

波纹管式隔振单元体的刚度特性分析

液固混合介质隔振装置中的弹性单元体可有多种形式,波纹管单元体是其中性能较好的一种.设计液固混合介质隔振装置的首要工作便是计算弹性单元体的刚度.分别利用曲杆和板壳两种理论模型推导了波纹管单元体的轴向刚度,在此基础上,分析了单元体轴向刚度随几何构型的变化关系.对含该单元体的液固混合介质隔振装置进行了振动试验,得到了不同激励水平下的系统频响特性,并比较了理论与实测的频响特性,结果表明:曲杆模型、板壳模型与实测的隔振系统共振频率相对误差分别为7.5%,4.3%,板壳模型更贴近波纹管单元体的实际结构.     

流体微振动隔振器的热振耦合特性研究

隔振是一种航天器振动控制的重要方法,隔振器动力学特性的理论研究是隔振设计的重要基础。针对一种航天新型黏性流体微振动隔振器,基于非牛顿流体物理属性、隔振器宏观传热特性、运载火箭-卫星轴向振动特性,提出了发射段的隔振器及运载火箭-卫星-隔振器系统的非线性热-振耦合模型;通过自行设计基础激励试验测试平台,对不同环境温度下的流体阻尼系数和体积刚度系数进行测试,并将试验得到的阻尼、刚度数据输入隔振模型中进行仿真分析。研究结果表明,隔振系统具有时变性和非线性,流体黏性热导致共振频率漂移、共振幅值变化,隔振器性能与激励幅值、激励频率相关,需要采用新的"共振带"和"隔振带"的概念进行设计;理论模型和研究方法可为隔振器热振耦合特性评估、优化设计及工程应用提供理论依据和参考。     

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。     

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。     

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。     

胶质阻尼隔振器的力学模型及隔振性能研究

胶质阻尼(Colloidal damper)是由水和布满纳米微孔的疏水材料混合而成的新型隔振材料,以胶质阻尼为工作介质即可形成胶质阻尼隔振器。该文通过准静态和动态加载试验研究了胶质阻尼的迟滞特性,分析了加载频率、振幅对迟滞曲线的影响;之后建立了包含三次非线性刚度、粘性阻尼特性和干摩擦阻尼特性的胶质阻尼隔振器力学模型,以实测动态加载迟滞曲线为基础开展了模型参数识别;最后完成了胶质阻尼隔振器的隔振性能评估。研究表明,胶质阻尼隔振器具有良好的低频隔振性能和大阻尼特性,在设备减振领域具有良好的应用前景。     

一种准零刚度隔振器的特性分析与实验研究

将五个线性弹簧并联组合,设计出一种具有高静态刚度、低动态刚度的非线性低频隔振器。分析了系统的刚度特性,给出了系统的准零刚度(QZS)条件。利用谐波平衡法分析了系统的动力学特性,得出了系统的力传递率,并分析了阻尼及激励力对系统传递率的影响。为了验证QZS系统的隔振性能,进行了一系列的实验研究。实验结果表明,QZS隔振器的低频隔振性能明显优于相应的线性系统。     

囊式混合介质隔振器的动力学特性试验

为了摆脱气囊的气体泄漏问题,在气囊中填充弹性单元体和液体（混合介质）来替代气体。其带来的优点是消除了泄漏现象,可减少对监测和充气设备需求,从而大幅度降低了隔振系统成本。将充填混合介质的囊式隔振器在试验台架上进行正弦扫频激励的动力学特性试验,试验结果表明：囊式混合介质隔振器的振级落差随填充单元体数量的增加而升高;频响函数曲线表现出不同于气囊隔振器的刚度特性,其刚度特性受到所填充的弹性单元体和液体的力学特性影响,随内压的变化表现特性复杂。     

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。     

液固混合介质隔振器的响应计算与防跳跃设计

液固混合介质隔振器是一种基于新型机理的隔振装置,主要由波纹管容器与浸于液体中的弹性单元体组成,其轴向刚度可近似为分段双线性刚度。针对具有这种刚度特性的隔振器,主要从动力学角度提出了具体设计方法,解决了系统响应求解及跳跃现象的预防等问题。首先采用平均法及其含直流项的修正方法分析了隔振系统的非线性频响特性及各参数对固有频率的影响,而数值仿真验证了解析方法的正确性。进而为了避免跳跃冲击,基于频响方程给出了单元体数量等参数临界值的计算方法。     

含三次非线性阻尼特性的分子弹簧隔振系统

对含有三次非线性阻尼特性的分子弹簧隔振系统的隔振性能进行了仿真研究和理论分析。分子弹簧隔振器是一种具有高静低动刚度特性的新型隔振器,将MR阻尼器和分子弹簧隔振器并联,并对MR阻尼器实施PI反馈控制来模拟指定的三次非线性阻尼特性,得到兼具高静低动刚度特性和非线性阻尼特性的隔振系统。通过动力学仿真和理论分析研究了三次非线性阻尼特性对分子弹簧隔振系统的隔振性能的影响,通过谐波平衡法深入分析三次阻尼特性的隔振机理。结果表明:三次非线性阻尼特性适用于隔力,可有效抑制共振峰值同时不改变隔振频率区的隔振性能,而三次阻尼特性不适合于隔幅。     

参考模型寻优策略在半主动隔振试验中的应用

针对一种新式的变刚度阻尼隔振器,利用NI软硬件平台,搭建半主动控制试验系统。提出一种RMBC(Reference model based control)控制策略,研究半主动隔振系统在线性扫频激励和随机组合激励下的工作特性。试验结果表明,对于扫频激励,半主动隔振系统可以有效地规避共振;对于随机组合激励,半主动系统可以根据当前工况选择最佳输出阻尼。半主动控制试验验证了RMBC控制律的有效性,同时发现一些潜在问题,可为下一步工程应用提供参考。     

非线性隔振器阻尼特性研究

对一类迟滞非线性隔振器进行研究,提出了动力模型的建模方法,用此方法建立了钢丝绳隔振器的动态模型,由所建模型重构恢复力－位移回线并与试验回线比较,结果表明：理论回线与试验回线吻合好,用此模型研究这类隔振器的非线性阻尼特性,研究表明：这类隔振器的阻尼随振幅和频率变化,阻尼成分丰富,既有粘性阻尼,又有干摩擦阻尼和“高阶”阻尼。该模型能很好地描述这类非线性隔振器的阻尼特性,这为设计多个宽频工作区来兼顾缓冲、隔振奠定了动力学基础。文中提出的建模方法适用于有非线性特性的隔振、减振器材的建模和刚度及阻尼特性的研究。     

新型整星隔振系统动力学分析

在卫星的服役周期中,发射阶段的动力学环境最为恶劣,期间受到多种复杂载荷的作用。传统的星箭连接适配器由于刚度较大,给航天器的参数设计及生产带来了极大的困难。为了达到多轴隔振的目的,基于粘弹性材料受到剪切力作用时产生较大阻尼损耗的原理设计了一种新型整星隔振器。针对该隔振系统进行了简化,以质量刚度阻尼耦合的形式来模拟卫星和隔振器之间的关系,对其进行了隔振效果的分析。其中,重点对仿真中出现的隔振系统的一阶模态结构阻尼系数的饱和现象提供了详尽的理论和数值分析。最后,针对新型整星隔振器的工程具体应用提出了两点参考准则。     

具有非线性减振器的弹性双层隔振系统建模

运用多体动力学理论、动态子结构方法,同时考虑中间质量弹性和隔振器刚度与阻尼非线性,建立一个弹性双层隔振系统动力学新模型。对所建模型进行编程计算,求出其在冲击激励下响应,并与有限元计算结果比较分析,验证所建力学模型正确性与合理性,在此基础上进一步分析中间质量弹性和非线性隔振器对双层隔振系统冲击响应影响。