基于双稳态发电的非线性吸振器的动力学特性及参数影响研究EI北大核心CSCD

基于双稳态发电建立了在简谐激励下的非线性吸振器的动力学模型。从数值仿真的角度研究了在简谐激励下基于双稳态发电的非线性吸振器的动力学特性,分析了激励频率和激励幅值对吸振器发生大幅混沌运动的影响规律。研究了调谐频率比f、质量比μ、非线性强度β和吸振器的阻尼系数γ1对非线性吸振器和主系统动力学特性的影响,得到了主系统发生共振和非共振情况下非线性吸振器的最优参数配置,为非线性吸振器的优化设计提供理论基础。     

考虑非线性阻尼的双稳态电磁式吸振器的动力学特性研究

将非线性阻尼引入到双稳态电磁式振动能量捕获器中,提出了考虑非线性阻尼的双稳态吸振器。建立了考虑非线性阻尼的双稳态吸振器和主系统的力学模型和数学模型。分析了考虑非线性阻尼的双稳态吸振器随非线性阻尼系数的分岔情况。数值仿真研究发现,特别是在频率共振区域,考虑附加非线性阻尼的双稳态吸振器比线性阻尼的双稳态吸振器对主系统减振更有优势。并进一步获得了主系统及考虑非线性阻尼的双稳态吸振器振动能量随非线性阻尼参数的变化曲线,发现了非线性阻尼对主系统减振及吸振器发电的影响规律。上述研究工作可为双稳态吸振器的研究提供参考。     

新型欧拉屈曲梁非线性动力吸振器的实现及抑振特性研究

将欧拉屈曲梁和线性弹簧并联使用,构建非线性动力吸振器。建立了安装欧拉屈曲梁非线性动力吸振器的系统动力学模型。利用谐波平衡法推导了主从振系的频响方程组。利用四阶龙格-库塔法对比计算了在瞬态激励和多频稳态激励条件下,未安装吸振器、安装线性和非线性吸振器时主振系在时间域和频率域的响应特性。在此基础上,开展欧拉屈曲梁的初始挠度、初始倾角和阻尼系数对其振动抑制性能的影响分析。结果表明:所提欧拉屈曲梁设计参数成功构建了非线性动力吸振器;与安装线性吸振器前后的主振系响应相比,对主振系的抑振效果明显;欧拉屈曲梁初始挠度和阻尼系数存在最优值;初始倾角增大可增强非线性动力吸振器的振动抑制能力。     

采用摆线包络线旋转曲面轨道滚珠式动力吸振器制振特性

针对基于单摆原理的球面滚道、滚珠式多向动力吸振器中因吸振器恢复力的非线性导致吸振器固有频率随主系统外激励幅值变化、吸振系统参数偏离最优设计值问题,提出采用摆线包络线旋转曲面作为轨道面,与滚珠组合成动力吸振器方案。该吸振器最大优点为作用于主系统的激励幅值不影响吸振器固有频率、系统参数能始终保持最优设计值、能有效对多方向共振响应进行制振,结构简单,性能可靠。并据定点理论,通过分析及数值模拟等研究动力吸振器参数最优设计。     

刚度递增式非光滑纯非线性吸振器的幅频响应特性研究

简谐激励幅值增大到一定程度时,光滑纯非线性吸振器会使主振子产生高分支响应,从而发生突发性失效,为避免失效发生,提出非光滑吸振器的方案。该吸振器在振幅较小时,具有较低的刚度系数,当振幅大于临界值后,刚度系数能够显著增加。利用复变量-平均法推导出系统的慢变方程,并运用最小二乘法分别获得连接光滑和非光滑吸振器的主振子的幅频响应。研究表明,通过合理控制弹簧间隙,非光滑吸振器可以有效抑制高分支响应的发生,激励幅值较小时,两种吸振器的性能非常接近,当系统承受中等激励时,光滑吸振器具有较好的吸振性能,当激励幅值进一步增加,非光滑吸振器则具有显著优势。     

基于饱和原理的柔性机械臂减振研究

以刚柔耦合的柔性机械臂为研究对象,构造了具有非线性耦合项的半主动式内共振吸振器。通过调节吸振器参数,使柔性机械臂的一阶振动模态与吸振器振动模态形成2∶1内共振,建立了柔性机械臂的一阶振动模态与吸振器振动模态之间的能量通道。应用Kane方法建立了计入内共振吸振器的柔性机械臂在持续小幅外激励作用下的非线性动力学方程,利用多尺度方法得到非线性动力学方程的近似稳态解。通过分析稳态解的存在形式,证明了系统具有饱和现象;数值仿真验证了饱和现象的存在与吸振器的有效性。     

改进的本质非线性吸振器宽频吸振参数域研究

考虑到工程的实际应用,对本质非线性吸振器进行了改进,建立了带有弱线性刚度项的强非线性吸振器的振动系统的动力学模型。利用谐波平衡法推导了主系统的频响方程组,分析了线性刚度对宽频吸振效果的影响,发现吸振器中带有一定的弱线性刚度反而能提高宽频减振的性能。计算了激励力与吸振器非线性刚度函数的上、下限值以及宽频吸振的参数域,对此类吸振器的工程应用具有较好的指导意义。对比分析了多频激励下不同吸振器的减振效果：在合适的参数域中,改进后的本质非线性吸振器表现出了很好的宽频减振性能     

简谐激励作用下强非线性吸振器的能量转移效能

以单自由度主结构承受简谐激励作用时强非线性吸振器的减振能力作为研究对象,运用复变量平均法获得系统的慢变方程,并进一步得到描述稳态响应的非线性方程组。通过对比复变量平均法和龙格库塔获得的解,验证推导过程的正确性。利用复变量平均法分析吸振器的能量转移效能及其恒定性。研究结果显示,不同激励幅值下系统的频率响应存在较大差异。当激励幅值相对较小时,吸振器的减振效果明显。随着简谐激励幅值的增加,吸振器的能量转移效能无法保持恒定,系统在一定频带内出现高低两个稳定响应分支,并且两个响应分支会随着激励幅值的进一步增加而合并。     

船舶推进轴系纵振动力吸振器设计及参数影响规律研究

摘要：本文提出一种并联安装在船舶轴系上的纵振动力吸振器的设计方法,其中船舶轴系与动力吸振器构成主从系统,实现振动能量在主系统上发生转移,实现抑制主系统共振的目的。首先对船舶轴系的纵向振动进行固有频率和模态分析,其次采用模态截取和模态综合法建立了考虑船舶轴系作为弹性连续体情况下的轴系-动力吸振器混合动力学系统模型,最后给出从螺旋桨激励力传递到推力轴承基座端的动力放大系数解析式,并对动力吸振器的设计参数影响规律进行研究,为减小船舶轴系纵向振动的动力吸振器设计提供了理论依据。     

非线性动力吸振系统动力学分析和优化

通过圆形钳制薄板的大变形提供非线性动力吸振器的立方非线性刚度,建立圆形薄板与悬臂梁相耦合的非线性动力吸振系统数学模型。结合谐波平衡法与数值计算方法,探讨非线性动力吸振器的动力学特性。与等价线性吸振器相比较,发现非线性是高阶共振峰离开吸振频率往高频移动的诱因,因此非线性动力吸振器在相对较小的质量下具有相对较宽的吸振频带。与此同时,通过对结构响应和吸振性能的灵敏度分析,找出并优化系统的敏感参数。     

非线性动力吸振器的动力学分析

运用非线性振动的模态方法对非线性动力吸振器进行了动力学分析,研究了该类吸振器的反共振工作点、工作点的稳定性以及阻尼对反共振工作点的影响.     

湿热环境下反对称正交铺设双稳态扁壳的建模与非线性振动响应研究EI北大核心CSCD

对湿热环境下的反对称正交铺设双稳态扁壳进行了非线性动力学建模。在经典壳理论的基础上,考虑温度和湿度的影响,在本构方程中加入热膨胀系数和湿膨胀系数;联立相容方程和动力平衡方程以建立模型,得到了反对称正交铺设双稳态扁壳的偏微分运动控制方程;应用Galerkin方法对系统偏微分运动控制方程进行三阶离散,得到了三自由度的常微分运动控制方程。通过双稳态系统在主共振Ω接近于ω,内共振为1∶2∶2条件下的六维极坐标系和直角坐标系下的平均方程,得到了外激励幅值变化对反对称正交铺设条件下双稳态系统的非线性动力学特性的影响规律。     

非对称截面的两自由度非线性振动

在大扭转变形条件下,本文建立了新的非对称截面扭转和垂向运动耦合的两自由度动力学方程组.该微分方程组描述了截面在大扭转变形时的动力学行为.在忽略方程组中的平方非线性项,保留线性耦合及立方非线性项情况下,采用多尺度法求解了结构在垂向载荷及扭矩均为简谐载荷并发生主共振时的动力学行为.结果显示,当扭矩诱发低频主共振时,系统的立方非线性项呈现硬弹簧性质.当垂向简谐载荷诱发高频主共振时,立方非线性项呈现软弹簧性质.同时由于非线性的影响,结构的振动幅值会随激励的幅值及激励频率的变化而发生跳跃.这是仅考虑小扭转变形的数学模型所不能揭示的.     

吸振器在浮筏隔振系统中的应用

针对工程中广泛应用的浮筏隔振装置,建立柔性基础复杂激励作用下多维耦合浮筏隔振系统的动力学模型。由于浮筏隔振系统在低频范围内减振效果欠佳,为改善浮筏隔振系统的隔振性能,把吸振器引入到浮筏系统。利用子结构导纳综合法分别建立带有动力吸振器、自调谐吸振器和主动式自调谐吸振器的浮筏隔振系统动力学模型。以功率流为指标,研究单频激励下吸振器对浮筏系统功率流传递特性的影响。最后分析多频激励下带有自调谐吸振器的浮筏隔振系统的功率流传递特性。以传递到基础的功率流为目标函数,分析主动式自调谐吸振器在多频激励下的减振效果。仿真结果表明,吸振器对浮筏具有良好的低频隔振效果,吸振器类型不同与安装方式不同对传递到基础的功率流有不同程度的抑制效果。     

非线性挤压油膜阻尼器柔性转子系统主共振型双稳态特性

本文给出了非线性挤压油膜阻尼器柔性转子系统试验中得到的发生在转子系统临界转速附近的主共振型双稳态跳跃的一般特性,并讨论了系统参数对其特性的影响。研究表明,主共振型双稳态跳跃以转子振幅发生突变、盘处的质心发生转向为特征。     

二自由度内燃机曲轴-吸振器系统的分岔分析

分析了当外激励频率等于吸振器的固有频率且是曲轴的固有频率的2倍的条件下,系统发生1:2内共振时的吸振器的分岔特性。首先由复规范形法得到了平均方程,结果表明曲轴的零点不是系统的唯一解,系统还可能有其他的解。再由奇异性理论分析了当曲轴的振幅为零时吸振器系统的分岔特性。得到了吸振器系统的转迁集和转迁集上相应的分岔图。对吸振器系统分岔行为研究,有助于内燃机曲轴的吸振器参数的优化设计。     

非线性弹性地基上圆形薄板主参数共振-主共振研究

研究非线性地基上圆形薄板受简谐激励的非线性振动问题。按照弹性力学理论建立非线性地基上圆形薄板受简谐激励的动力学方程。利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程,它是达芬-马休型方程。应用非线性振动的多尺度法求得系统主参数共振-主共振条件的一次近似解,并进行数值计算。分析阻尼、地基系数、几何参数等对共振响应曲线的影响。比较了两种地基的计算结果。     

基于H2范数的弹性基础上接地负刚度动力吸振最优参数研究

针对实际工程中弹性基础上接地负刚度动力吸振器的最优参数设计,建立了以无阻尼单自由度系统代表弹性基础的动力学模型,采用H₂范数优化准则获得了以外激励到基础的力传递率最小时关于质量比和负刚度比的最优参数解析表达式,开展了简谐激励和随机激励下的效果验证以及不同基础参数下的参数影响分析。结果表明：以控制外激励到基础的力传递率为目标时,最优参数仅取决于吸振质量比和基础与主系统的刚度比,而与基础的质量比无关;当基础与主系统耦合强时,接地负刚度动力吸振依然能实现有效控制,但此时Voigt动力吸振已基本失效。     

电磁-永磁式强非线性吸振器的减振性能研究

提出一种新型的磁力非线性吸振器,该吸振器的电磁-永磁结构的力学特性曲线具有中间平缓、两端陡峭的强非线性特征。推导出连接该吸振器的线性振子的动力学方程并运用龙格库塔法对其所连接不同刚度的主振子的减振性能进行分析。研究结果表明,当外部激励达到吸振器的激活阈值以后,其能够实现宽频吸振并对于不同刚度的线性主振子均具有较高的减振性能。此外,适当减小电磁铁和永磁铁的间距,能够在一定程度上提升吸振器的减振性能。     

双转子-中介轴承系统非线性振动特性

针对航空发动机双转子-中介轴承系统建立了简化动力学模型,考虑了中介轴承分数指数非线性、径向游隙和参数激励等非线性因素,以及高低转子系统的双频不平衡激励。采用数值积分方法求解获得系统的非线性振动响应,发现高低压转子分别通过系统一阶临界转速时引起的主共振附近转速区域内均存在振动突跳和双稳态现象,并分析了偏心距、转速比、中介轴承刚度、滚子数目及径向游隙对系统振动突跳与双稳态特性的影响。结果表明:减小转子偏心距能有效降低相应的共振峰峰值并抑制振动突跳行为,但双稳态区间会变宽;提高高低压转子的转速比将引起两个共振峰间距变大,但共振峰对应的转速之比约等于转速比;在一定范围内增大中介轴承刚度、增加滚子数目或减小径向游隙均可使双稳态区间变窄。研究成果有助于认识中介轴承的本质非线性特性对双转子系统非线性振动特性的影响,为提高航空发动机转子系统的运行稳定性提供了一定的理论指导。