几何非线性黏性阻尼隔振系统的传递率特性

针对传统舰载非线性隔振系统中存在的抑制共振峰值和改善高频传递特性相矛盾的问题，首先，建立了包含非线性刚度、库伦阻尼和几何非线性黏性阻尼的非线性隔振系统数学模型，采用谐波平衡法进行解析求解；其次，对比分析了线性阻尼、库伦阻尼和几何非线性阻尼对隔振系统传递特性的影响规律，进一步研究了激励幅值对不同阻尼隔振系统振动性能的影响；最后，通过振动试验进行了验证。结果表明：增加系统库伦阻尼，虽然能够降低软特性隔振系统共振区传递率，但会导致硬特性隔振系统出现“频率岛”现象，同时高频隔振性能下降，而且随着激励幅值的增加，共振区隔振性能随之变差；增加系统几何非线性黏性阻尼，不仅能够有效降低共振区传递率峰值，而且能够保证高频区良好的隔振性能；几何非线性黏性阻尼拓宽了系统对激励幅值的适用范围，为非线性隔振系统设计提供了指导作用。     

双非线性变压器基础隔振降噪研究

为降低居民区内变压器的振动和噪声对居民生活舒适性的不利影响,基于新型磁性负刚度和几何非线性阻尼设计了一种应用于变压器减振降噪的双非线性隔振系统。采用分子电流方法建立了磁性负刚度弹簧的理论模型,开展了磁力和磁性负刚度性能仿真分析。基于电磁分支电路阻尼提出一种位移-速度依赖的几何非线性阻尼,结合等效磁荷法研究了几何非线性阻尼的机电耦合特性,开展了相应的参数优化设计。应用谐波平衡法仿真分析了应用于变压器减振降噪的双非线性隔振系统的动力学特性,开展了变压器的低频减振降噪性能分析。结果表明:磁性负刚度降低了系统的共振频率,拓宽了隔振频带,有效隔离了变压器低频振动在固体结构中的传播;同时,几何非线性阻尼抑制共振而不影响非共振区振动的衰减,高效抑制了变压器振动噪声的传播。     

时滞阻尼液固混合介质隔振系统的动力学研究

针对单一线性阻尼被动隔振无法兼顾共振区与隔振有效区的隔振性能问题,提出了时滞立方非线性主动阻尼控制策略。以具备分段线性刚度液固混合介质受控隔振系统为研究对象,运用多尺度摄动法对受控系统进行主共振分析,建立了等效刚度和等效阻尼的概念,并考察时滞对受控系统幅频特性与传递率特性的影响。研究结果表明:由于主动时滞的引入,立方非线性速度反馈增益既可调控阻尼,还可以调整隔振系统的等效刚度;与单一线性阻尼相比,立方速度反馈在不改变隔振有效区隔振效果的同时,显著降低了共振区的传递率;对于因鞍结分岔在主共振造成的幅值跳跃,通过选择合适的反馈时滞可以有效抑制跳跃的出现;通过稳定性分析发现,受控系统并非是全时滞稳定,因此最后给出控制器中反馈增益和时滞的参数区间设计方法。     

卫星遥感器微振动隔离用液体阻尼隔振器

针对卫星平台的微振动,提出了具有良好高频衰减及共振峰控制性能的松驰型液体阻尼隔振器。建立了松弛型液体阻尼隔振模型,从传递率的角度分析了提出的松驰型液体阻尼隔振器与传统隔振模型的区别。使用波纹管提供刚度及密封,基于小孔阻尼结构形式,设计了松弛型液体阻尼隔振器并求解了系统的阻尼因子。对所设计的隔振器进行了传递率测试,结果表明,松弛型液体阻尼隔振器在共振频率处能够提供大阻尼,将共振放大倍数控制在2倍以内;在高频隔振区能提供小阻尼,100Hz衰减率超过95%,隔振性能优于传统隔振器。得到的结果和理论预测吻合较好。该项研究对松弛型液体阻尼隔振器的设计以及其在遥感器微振动隔离的应用上具有很强的指导作用。     

带颗粒阻尼双层隔振系统减振性能实验研究

结合双层隔振系统的工作原理,将双层隔振系统悬吊于悬臂梁下,颗粒阻尼添加于中间质量块,组成带颗粒阻尼的双层隔振系统。在系统底部质量块上施加白噪声激励,识别出系统的固有频率。对无颗粒阻尼双层隔振系统和带颗粒阻尼双层隔振系统,分别测出在一定频率范围,不同电压激励下的幅频特性曲线,实验证明添加颗粒阻尼后系统的阻尼比有显著的提升,共振峰有了大幅度减小。说明颗粒阻尼对系统有显著减振效果。且在高振动加速度下,系统的一阶共振峰向低频偏移,可有效防止共振的产生。     

被动地棚阻尼悬架系统设计及特性分析

为了被动实现理想地棚阻尼,基于惯容器提出一种被动地棚阻尼悬架设计方法,建立悬架系统的半车模型,对比分析了传统被动悬架、理想与被动地棚阻尼悬架系统频响特性。结果表明,与传统被动悬架相比,被动地棚阻尼悬架能够减小质心垂直加速度、车身俯仰加速度、悬架动行程和轮胎动载荷增益高频共振峰值60%以上,有效抑制了车轮共振,大幅提高了轮胎的接地性能,改善了车辆的行驶安全性,实现了理想地棚阻尼悬架的主要功能。     

微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台

针对遥感卫星地面微振动实验的复杂要求,设计了一种同时具备微振动模拟与主被动隔振功能的一体化微振动实验平台,并对该平台的主、被动隔振性能以及微振动模拟效果分别进行了仿真分析和实验测试。其中,被动隔振由气浮支撑实现,主动隔振采用主动阻尼方法抑制共振峰,微振动模拟采用基于线性系统频响函数的控制策略。实验结果表明,平台前六阶的模态频率分布均小于10 Hz,被动隔振系统能大幅抑制10～200 Hz频段内的地面微振动;主动隔振能够实现14 dB的隔振系统共振峰衰减效果。微振动模拟功能能够有效产生接近星上的单频和多频真实扰动线谱,在特定频谱的扰动模拟实验中,幅值最大误差为5.9%,在误差允许范围内。该多功能一体化实验平台的各项功能均能满足地面模拟实验需求。     

基于无量纲分析的磁流变隔振器阻尼参数优化

针对被动隔振器件不能自适应调整自身参数以及大型工程隔振项目实物研究成本高且难以实现的缺点,提出了采用无量纲的磁流变隔振器阻尼参数优化的方法。从无量纲的角度对隔振系统进行优化建模。在降低力传递率的同时,兼顾振动位移和加速度,根据隔振系统的动态响应特性对多目标问题进行全局寻优,求得磁流变隔振器的最佳阻尼及其驱动电流。对多频多振幅激励作用下的磁流变隔振器进行阻尼优化仿真,结果表明,优化后的振动加速度有效值减少31.41%,传递到地基上的力有效值减少58.75%。根据无量纲相似理论搭建小尺度台架进行试验,试验表明阻尼参数优化后的振动加速度和传递到地基上的力均得到明显降低。通过仿真和台架试验的相互验证表明了无量纲化参数优化方法的有效性和可行性。     

含非线性干摩擦与粘滞阻尼系统的参数辨识

推导了含有理想干摩擦环节的单自由度振动系统在加速度域的参数分离及辨识方法,结合EMD(Empirical Mode Decomposition,简称EMD)经验模态信号筛分技术,用含噪声的加速度衰减响应信号对系统进行了参数分离及辨识.仿真结果表明,粘滞阻尼辨识精度达到了97.068%,干摩擦阻尼辨识精度达到了95.43%.将该方法应用于某化工厂管道组成的振动系统,成功地进行了粘滞阻尼和干摩擦阻尼辨识.     

精密隔振平台主动阻尼系统的低频微振动测量研究

阐述了精密气垫式隔振平台的主动阻尼关键技术之一的低频微振动测量问题，着重分析了压电传感器在低频、微幅振动测量的条件下的电荷变换单元的电路参数，并介绍了实际研究结果及其在上述主动阻尼系统中的使用效果。     

橡胶钢丝绳复合隔振器的试验

使用电动振动试验台对新型橡胶钢丝绳复合隔振器的隔振性能进行了试验研究.分析不同隔振质量、激励幅值和橡胶材料对复合隔振器传递率的影响,比较了复合隔振器和钢丝绳隔振器在共振频率时的动态特性曲线.研究表明,随着隔振质量、激励幅值和橡胶阻尼的增加,复合隔振器隔振区的频带变宽,且传递率下降明显.通过与钢丝绳隔振器的动态特性曲线比...     

Effect of viscous heating in fluid damper on the vibration isolation performance

Fluid viscous damper is an important component of a whole spacecraft vibration isolator and many other isolators applied in different areas. In this paper, the interaction between viscous heating and damping force in a fluid viscous damper is considered. And a thermodynamic model of the fluid viscous damper, which includes a dynamic equation and the thermal balance equation, is developed. As the system is time varying in the application of whole spacecraft vibration isolation, the effect of viscous heating on the vibration isolation performance is numerically studied both in the frequency domain and the time domain. From the numerical analysis, it is found that the temperature rise mainly causes shifts of resonant frequencies and larger amplification factors at resonances.     

确定性激励时多阻尼介质耦合型非线性隔振器传递率特性研究

基于抗大冲击并衰减振动的工程应用要求，提出一种多阻尼介质耦合型非线性隔振器的数学模型，该模型考虑了平方阻尼、线性阻尼、库伦阻尼及非线性弹性元件的耦合；通过无量纲变换结合傅里叶变换和谐波平衡法对模型进行了理论上近似求解；具体讨论了非线性共振前的低频减振特性，这些特性的呈现可能还与具体器件的其他初始物理条件有关，其应用和控制有待于进一步器件模拟和机理研究。     

Evaluation of transmissibility for a class of nonlinear passive vibration isolators

In this study, the concept of Output Frequency Response Functions (OFRFs) is applied to represent the transmissibility of nonlinear isolators in frequency domain. With the OFRFs estimated from numerical simulation responses, an explicit analytical relationship between the transmissibility and the nonlinear characteristic parameters is derived for a wide class of nonlinear isolators that have nonlinear anti-symmetric damping characteristics and a comprehensive pattern about how the nonlinear damping characteristic parameters might affect the force and displacement transmissibility is built for the vibration isolators. The results reveal that it is reasonable to analyze the force and displacement transmissibility of the nonlinear isolators by simply investigating the fundamental harmonic components of the force and displacement outputs of the nonlinear isolators, and the introduction of a nonlinear anti-symmetric damping into vibration isolators can significantly suppress both the force and displacement transmissibility over the resonant frequency region, but has almost no effect on the transmissibility at non-resonant regions. These conclusions are of significant importance in the analysis and design of the nonlinear vibration isolators with nonlinear anti-symmetric damping.     

准零刚度隔振系统跳跃频率区间隔振研究

基于跳跃频率区间内准零刚度隔振系统的隔振效果具有不确定性的问题,提出了一种阻尼扰动控制方法。当控制系统阻尼增大到一定程度时,向下跳跃频率将低于激振频率,在原共振支上的大幅振动响应便会失稳并跌落到低幅振动的非共振支上,在此过程中借助范德波尔平面来判断何时撤除阻尼控制,从而实现了跳跃频率区间内的有效隔振,拓宽了准零刚度隔振系统的有效隔振频率区间。     

双层主动隔振系统的动力学研究

研究了在消极隔振情况下，双层主动隔振系统在其主动隔振执行器的3种不同安装方式的动力学特性，分析了主动控制力与被动隔振器参数之间的关系。研究结果表明，对于双层主动隔振系统，隔离中低频振动时，主动隔振执行器安装于中间质量与基础之间的隔振性能最好，安装于隔振对象与中间质量之间的隔振性能最差；隔离高频振动时，主动隔振执行器安装于隔振对象与中间质量之间或仅作用于隔振对象时的隔振性能均较好，但主动隔振执行器安装于中间质量与基础之间所需的主动隔振控制力也不大。     

离散型整星隔振系统的动力学参数设计

研究离散型整星隔振系统的动力学参数设计问题。通过建立整星隔振系统的动力学模型,得到从隔振器底端到卫星质心的振动传递率。用理论和仿真方法对此动力学模型进行有效验证,表明该动力学模型能较好地体现离散型整星隔振系统前两阶的振动传递规律。通过衰减不同的共振峰值的内在规律,讨论该隔振系统动力学参数对振动传递特性的影响,提出离散型整星隔振系统的动力学参数设计原则,为整星隔振器的结构参数设计提供理论指导。利用振动台对离散型整星隔振系统进行振动试验,表明该隔振器具有很好的隔振性能,验证了动力学参数设计的正确性。     

准零刚度扭转隔振器振动传递特性研究

针对一种应用连杆弹簧负刚度结构所设计的正负刚度并联扭转隔振器,通过分析其设计参数,得到了其在静平衡位置达到准零刚度的条件。针对所述系统,建立二自由度非线性动力学微分方程,应用谐波平衡法求解了准零刚度隔振器的振动响应。考虑激励幅值、系统阻尼和转动惯量等因素,从扭转振动力矩传递和扭转振动功率流传递两个角度分析了准零刚度隔振系统的非线性振动传递特性。结果表明,此隔振系统具有良好的低频隔振效果,且表现为振动传递的硬特性;从功率流角度的分析还表明,系统的瞬时传递功率流峰值与输入功率流和耗散功率流的变化趋势保持一致。在低于共振区域的低频区间内,隔振系统前后两端的转动惯量对系统振动具有较大影响。最后,对扭转隔振器的振动隔离特性进行了试验验证,试验结果表明,隔振器具有良好的低频振动隔离特性。