液体弹性模量对减摆器阻尼特性影响的研究

简述了活塞式液压减摆器的工作原理，建立了考虑油液弹性模量的减摆器油液流量方程。在AMESim环境下，进行减摆器产品阻尼特性仿真分析，分析了油液弹性模量对于液压减摆器产品阻尼特性的具体影响。仿真结果与实际减摆器产品试验测试结果相吻合，表明油液弹性模量是影响减摆器产品阻尼特性的关键因素。为提高液压减摆器在相同工况下的阻尼力矩，实现更好的阻尼效果，在充填过程中须确保排净减摆器产品容腔内的气体。     

某无人机前起落架摆振动力学研究

针对某小型轮式起降无人机前起落架在滑跑过程中可能存在的摆振问题,首先,考虑其支柱前倾角、结构扭转及侧摆柔性、轮胎与地面作用特性等多个耦合因素,建立了前起的摆振动力学模型。其次,采用Matlab/Simulink对动力学模型进行了仿真分析,以阻尼参数的确定为例,得到了不同阻尼形式下的扭转、侧摆自由度的时域响应曲线,对比了库伦阻尼、线性阻尼、平方阻尼分别作用及组合作用下减摆效果。最后,研制了减摆器及无人机前起样机,并进行了外场滑跑试验。研究结果表明,无人机运行平稳,未发生摆振。线性阻尼和平方阻尼具有较好的减摆效果,既能够较快地耗散摆振能量,又不会产生过大阻尼力矩。     

新型双出杆活塞式磁流变减摆器结构设计及性能研究

被动油液式减摆器对摆振激励的改变不能实时响应，传统磁流变（Magnetorheological,MR）减摆器存在引线复杂、不利于散热、输出阻尼力较低等方面的不足。针对上述问题，为了有效抑制飞机前轮摆振，提出一种新型压差式结构的双出杆活塞式MR减摆器，内置固定双线圈，内筒两端与磁芯和导磁环形成对称双阻尼通道；根据减摆需求完成结构设计，利用ANSYS/Emag 2020 R1对MR减摆器进行磁场仿真，仿真结果验证理论分析的合理性；最后进行力学性能分析。结果表明：设计的MR减摆器输出阻尼力满足减摆需求，动力可调系数较大，示功曲线近似于椭圆。所采用的研究思路对今后飞机起落架MR减摆器的研发具有一定指导意义。     

某直升机尾桨叶根部段疲劳试验标定技术研究

尾桨叶根部段疲劳试验中挥舞和摆振方向存在耦合关系,为研究挥舞系数和摆振系数的相互影响关系,采用惠斯通全桥接法在尾桨叶根部段挥舞和摆振方向上进行贴片,在剖面预扭角下标定出测量剖面的摆振和挥舞系数,再采用解耦方式得出挥舞和摆振解耦系数。通过对比分析解耦前后挥舞和摆振系数,得出摆振系数和挥舞系数相互影响关系,为后续类似试验标定提供参考。     

基于磁流变阻尼器的起落架摆振半主动控制

根据能量法建立了磁流变阻尼器等效线性阻尼系数与电压和振幅的函数表达式;建立了起落架摆振半主动控制的数学模型,采用最大能量耗散的控制策略实现了基于磁流变阻尼器的减摆;讨论了不同稳定距下,飞机滑跑时发生摆振的临界速度随垂直载荷的变化。仿真结果表明,在飞机滑跑速度范围内,磁流变阻尼器减摆性能明显优于油液式减摆器的减摆性能,能够完全抑制摆振,并且对某些系统参数的变化具有鲁棒性。     

直升机桨叶摆振量的全场景视觉测量及分析

直升机旋翼桨叶在高速旋转时，进行全场景桨叶摆振测量和分析，对直升机桨叶载荷设计和旋翼结构设计具有重要意义。本文设计了桨叶摆振量立体视觉测量系统，并进行摆振模式拟合分析。首先，对课题组已有立体视觉测量系统进行改进，并在风洞试验中完成不同总距及周期变距下的旋转桨叶标记点三维坐标测量；其次，解算桨毂坐标系下的桨叶摆振量；最后，采用一阶多项式对桨叶在特定时刻下的摆振模式进行拟合分析，采用复合正弦函数对桨叶旋转过程中的摆振规律进行拟合分析。风洞测量实验结果表明，在4.6 m×4.6 m场景中测量的摆振量均方根误差小于1 mm;桨叶摆振模式和规律模型拟合度好，其均方根误差小于1 mm,为直升机桨叶设计提供了数据支撑。     

前轮转弯系统减摆性能分析

前轮操纵是起落架设计中的关键技术。以C919大型民机前轮转弯操纵系统为研究对象,分析了其系统组成及工作原理,并根据其减摆状态工作原理建立了阻尼力计算公式;基于LMS Imagine.Lab AMESim和LMS Virtual.Lab Motion软件平台分别建立了前轮转弯操纵系统的液压控制系统模型和前轮转弯机构动力学模型,验证了前轮转弯操纵系统减摆状态下的功能;进行了动态阻尼特性仿真分析,分析了摆振的频率、幅值以及阻尼孔直径对减摆阻尼力矩大小的影响。结果表明:该前轮转弯操纵系统在减摆状态下可以消除冲击载荷引起的振动,满足系统减摆的要求;在其他参数固定的情况下,分别改变摆振频率、幅值以及阻尼孔直径3个参数中任一参数的值,减摆阻尼力矩随摆振频率和幅值的增大而增大,随阻尼孔直径的增大而减小。     

摆动式动力吸振器参数优化研究

为了提高空中缆车等设备的运行舒适性和安全性,降低摆振响应,设计了一种用于控制结构摆振的摆动式动力吸振器。通过建立吸振系统动力学模型,理论分析了吸振器的转动惯量、固有频率和阻尼参数对摆振结构振动响应的影响。利用定点理论,研究了吸振器的最优固有频率和最优阻尼。数值模拟了最优参数的精确性及吸振器的控制效果。研究表明此动力吸振器方案可以有效地减小摆振结构发生的强迫摆振响应。     

某无人机起落架液压减摆器漏油故障分析改进研究

针对某型无人机起落架减摆器在外场使用过程中出现的漏油故障,运用建立故障树的方法对故障进行定位,找出减摆器漏油的根本原因。并通过分析,对减摆器密封设计进行了改进,解决了此类减摆器的漏油问题。     

新型双线圈磁流变液减摆器结构设计与实验

依据某型无人机前起落架对减摆器的要求,以磁流变液为工作介质,设计了新型磁流变液减摆器。采用Maxwell对减摆器进行仿真,分析减摆器磁路可行性;采用田口法对减摆器结构参数进行优化,并依据优化结果设计减摆器具体结构参数;利用疲劳试验机验证减摆器的阻尼特性,得到减摆器基本符合设计要求的结论。     

弹性支承干摩擦阻尼器减振实验研究

建立了弹性支承干摩擦阻尼器实验装置,验证了弹支干摩擦阻尼器的可行性和有效性。干摩擦阻尼器由弹性支承、两个摩片、弹簧以及固定支承组成。摩片之一固定在弹性支承的一端,另一摩片置于固定支承,通过弹簧压紧。摩片之间通过弹簧提供压紧力保持接触。弹性支承内有一轴承,支持转子的一端。干摩擦阻尼器工作方式如下,如果转子不振动,弹性支承静止,所以摩片之间没有相对位移,也就不产生摩擦;如果转子振动,弹性支承端面的摩片与固定支座上的摩片之间产生相对位移,这样两摩片之间的摩擦将为转子系统提供阻尼。实验结果证明干摩擦阻尼器可以明显地降低通过临界转速时的转子振动,它是一种用于转子系统的新型的有前途的阻尼器。     

Dynamics of a viscoelastic rotor shaft using augmenting thermodynamic fields—A finite element approach

Modelling viscoelastic materials is always difficult since such materials store energy as well as dissipate it to the thermal domain. Whereas modelling the elastic behaviour is easy, modelling the energy dissipation mechanism poses difficulty. This paper presents a theoretical study of the dynamics of a viscoelastic rotor-shaft system, where the internal material damping in the rotor-shaft introduces a rotary force well known to cause instability of the rotor-shaft system. An efficient modelling technique that assumes coupled (thermo-mechanical) augmenting thermodynamic field (ATF) to derive the constitutive relationships is found more suitable in comparison with the viscous and hysteric damping models, and is used to model the viscoelastic rotor material. Dynamic behaviour of an aluminium rotor is predicted through viscoelastic modelling of the continuum to take into account the effect of internal material damping. Stability limit speed (SLS) and unbalance response (UBR) amplitude are used as two indices to study the dynamics. It is observed that, the ATF approach predicts more reliable SLS and UBR amplitude in comparison with the viscous and hysteretic model of rotor-internal damping. Composite rotor-shaft assumed by reinforcing the aluminium matrix with carbon fibre is found to postpone the critical speeds and thus make available, higher speed of rotor operation and lower UBR amplitude in comparison with pure aluminium rotor-shaft. Finite element method is used for modelling and analysis.     

含弹性约束复合阻尼板的振动机理与特性

为了实现对磁致伸缩和压电材料迟滞特性的描述,建立高精度前馈补偿系统,对Preisach模型一阶回转曲线的预测方法进行了研究。首先,介绍了一阶回转曲线及经典插法预测一阶回转曲线的基本原理,着重指出线性经典插值法对Preisach模型一阶回转曲线的预测存在不足;其次,在此基础上,利用非线性变换的思想,提出了辅助线法预测一阶回转曲线;最后,实验比较了超磁致伸缩材料（giant magnetostrictive material,简称GMM）与压电陶瓷（piezoelectric ceramic transducer,简称PZT）两种迟滞情况下,辅助线法和经典插值法对迟滞一阶回转曲线的预测结果。实验结果表明：在GMM迟滞下,对任意一阶回转曲线的预测数据,辅助线法的均方根误差（root mean square error,简称RMSE）最大减少为经典插值法的14.22％;对所有预测数据,辅助线法的RMSE减少为经典插值法的29.42％;在PZT迟滞下,对任意一阶回转曲线的预测数据,辅助线法的RMSE最大减少为经典插值法的18.18％;对所有预测数据,辅助线法的RMSE减少为经典插值法的41.07％。辅助线法对一阶回转曲线的预测精度整体高于经典插值法,且迟滞效应的非线性误差越高,预测精度较经典插值法越优异。     

含弹性约束复合阻尼板的振动机理与特性

针对汽车车身减振降噪需求,开发新型复合黏弹性阻尼材料。基于经典的自由阻尼和约束阻尼耗能原理,提出了一种含弹性约束的具有剪切和弯曲复合耗能机制的复合阻尼层结构。基于层间位移连续关系和薄板理论建立了阻尼复合板的位移方程和应变能能量方程,针对局部阻尼敷设及四边简支边界条件,结合假设模态法,推导出了复合阻尼板的运动微分方程、振动频率特征值方程等,求解得到了复合阻尼板的固有频率及损耗因子。复合阻尼层可用于研究单相材料不同参数特性及多相材料性能对比,且随着弹性层的上移,减振性能越好。复合耗能机理公式的推导,也为其在汽车上应用提供理论依据。     

基于AMEsim和Simulink的油气悬架仿真与试验

针对越野车辆减振阻尼阀散热及控制响应滞后的问题,设计了利用外置电液比例溢流阀调节阻尼特性的新型油气悬架。基于AMEsim软件建立油气悬架仿真模型,并利用外特性试验验证AMEsim仿真模型的正确性,在此基础上分析相关参数对悬架刚度和阻尼特性的影响。将所建油气悬架模型应用于车辆振动的半主动模糊控制仿真研究中,随机路面激励下的仿真分析结果表明,车辆行驶平顺性各项指标得到提升,模糊控制效果明显,验证了通过调节溢流阀电流来提高油气悬架性能的可行性。     

Time domain analysis of a viscoelastic rotor using internal variable models

Damping in the stator of a rotating machine is able to reduce the unbalance response, and increase the speed where the stability limit is reached. However, damping in the rotor is destablising and the analysis of rotors with internal viscous damping is well established. The drive towards composite and laminated rotors mean that the viscous damping model is not always appropriate, and viscoelastic material models whose properties depend on frequency should be used. These properties may be measured experimentally and the analysis of structures containing viscoelastic material materials may be performed in the time domain using the ADF, ATF or GHM methods. This paper extends this analysis to rotors containing viscoelastic materials using the ATF approach. Other internal variable formulations for viscoelastic material may be used following the approach adopted in this paper with only slight modifications. Viscous damping in the rotor produces a skew-symmetric component in the ‘stiffness’ matrix; for viscoelastic models the skew-symmetric term appears in the internal variable equations. This paper gives an example to demonstrate the calculation of the stability limit speed for a machine.     

基于扫频响应反推黏弹性材料分数阶导数模型

提出了基于测试获得的扫频响应反推黏弹性材料分数阶导数模型参数的方法。在同时考虑黏弹性材料阻尼和剩余等效黏性阻尼的基础上,建立了基础激励作用下黏弹性复合板动力学方程,给出了求解振动响应的方法。提出利用基于灵敏度的匹配计算实现分数阶导数模型参数辨识的方法。以贴敷ZN-1型黏弹性材料的悬臂钛板为例,辨识得到了该黏弹性材料的分数阶导数模型。将结果代入到黏弹性阻尼板振动响应分析模型中,通过理论与实验的对比,证明了辨识参数的合理性。     

Model updating of rotors supported on ball bearings and its application in response prediction and balancing

This work attempts experimental studies in finite element model updating of an actual rotor system mounted on ball bearings by using Inverse Eigen Sensitivity Method (IESM). The IESM is applied on state space representation of equations of motion and is used to identify bearing stiffness, damping and shaft material damping parameters. Non-proportional viscous damping model is used to model the bearing and shaft material damping. The experimental identification of viscous coefficient of shaft material damping was not found in the available literature and this work attempts the same as well. The updated model is validated for its accuracy by comparing the predicted frequency response with that obtained from the experiments. Finally, it is shown that the updated finite element model of the rotor system can be efficiently used to predict the unbalance in the rotor.     

基于AMESim的高速开关阀动态特性仿真研究

以某型号电子限滑差速器中的无复位弹簧式高速开关阀为研究对象，分析了该高速开关阀的结构及工作原理，并建立了机、电、磁、液等各个耦合部分的数学模型。运用AMESim建模仿真平台建立高速开关阀的阀芯位移动态响应模型，基于该模型对高速开关阀在一定PWM信号下进行动态时间响应特性仿真，分析了阀芯质量、驱动电压、黏性阻尼系数等参数对高速开关阀阀芯位移响应时间各个阶段的影响，通过仿真结果分析了响应时间滞后的原因，并从提高阀芯响应时间方面提出参数优化调整建议。