激励幅值及载荷对准零刚度隔振器特性的影响

提出具有负刚度特性的欧拉屈曲梁结构并分析其静态特性,将负刚度机构和线性隔振器并联使用,设计准零刚度隔振器。如果隔振器的载荷选用得当,系统将在零刚度点平衡,若载荷发生改变,系统平衡点将偏离零刚度点。考虑载荷的影响,对零刚度隔振器进行动态建模,并采用谐波平衡法求解准零刚度隔振器的响应。定义准零刚度隔振器平衡点不在刚度零点时系统的力传递率,分析激励幅值和载荷对隔振器性能的影响并和线性隔振器的性能进行比较。结果表明,所设计的零刚度隔振器具有低频隔振效果,其响应和隔振性能受到激励幅值和载荷的影响,可以使系统的特性从单纯的渐硬刚度向渐软刚度以及渐软-渐硬刚度混合的特性改变,并显著改变系统的传递性能。     

不同档位下内燃机车司机室振动特性分析

内燃机车司机室振动问题正得到越来越多的关注,采用独立司机室结构可以有效降低司机室振动,但其隔振元件参数还需要合理匹配才能发挥最佳的隔振效果。本文基于建立的司机室6自由度动力学模型,结合能量解耦理论、隔振原理及优化算法改进了司机室隔振器布置参数及刚度参数,利用建立的司机室-底架有限元分析模型,仿真分析了实测柴油机各档位激励下隔振器参数改进前后的司机室振动情况,结果表明参数改进后司机室的隔振性能得到了明显的提高,对于柴油机各工作档位的振动激励均可以实现良好的隔振效果。     

剪叉式准零刚度隔振器的设计及其动力学仿真

针对工程实际中隔离微幅低频振动的难题,设计出一种能够增大负刚度机构介入程度的剪叉式准零刚度(QZS)隔振器。介绍剪叉式隔振器的设计原理,对其进行静力学分析,探索隔振器的力和刚度特性;比较剪叉式和连杆-弹簧式隔振器中负刚度机构弹簧的压缩量和刚度曲线;利用ADAMS仿真验证剪叉式隔振器的QZS特性和隔振效果,并对其隔振性能进行评价。结果表明,剪叉式隔振器的隔振性能优于线性隔振器,能够实现微幅低频振动的隔离。     

某涡桨发动机隔振安装系统动力学设计优化

针对涡桨发动机单安装面隔振安装系统的隔振设计问题,提出了一种安装系统隔振器刚度参数优化方法来实现发动机安装系统的振动解耦以及隔振效率的提升。以某涡桨发动机安装系统为例,利用该方法建立六自由度安装系统动力学模型,并将NSGA-Ⅱ遗传算法与安装系统动力学分析相结合,在考虑到隔振器侧向刚度和垂向刚度对设计寿命影响的同时,实现安装系统隔振效率和振动解耦的多目标优化。优化结果表明,该安装系统获得了较高的隔振效率和振动解耦率,综合隔振性能良好。     

多自由度系统模型在光电吊舱隔振系统设计的应用

为减小振动对光电吊舱成像质量的影响,依据多自由度系统模型理论、隔振理论和实际振动环境设计了小型光电吊舱被动隔振系统,该隔振系统能够合理的配置光电吊舱隔振系统的各阶频率。基于多自由度系统模型理论对隔振系统的各阶固有频率进行配置,指导隔振器的空间布局及相对位置、隔振器的三向刚度及阻尼值和隔震系统支架结构的设计。通过Adams/Vibration模块进行仿真分析,利用振动台对光电吊舱隔振系统进行验证试验,结果显示理论计算、仿真分析和振动试验获得的隔振系统各阶固有频率接近,最大误差不超过10%,且在激振力频率92.5 Hz附近隔振效果明显。外场试飞试验也验证了小型光电吊舱隔振系统的隔振性能。     

柔性基础上金属橡胶非线性隔振系统性能分析

根据柔性基础结构振动声辐射的控制需求,提出了柔性基础上应用金属橡胶隔振器的被动隔振方法。运用ADAMS软件与有限元软件结合,仿真了基础材料、隔振器一次线性刚度、三次非线性刚度、粘性阻尼等参数改变时隔振系统的频域特性,得到了设备与基础的幅频响应曲线和系统的振级落差曲线,通过结果曲线的对比,分析了不同参数对系统隔振性能的影响,并提出了提高隔振效果、优化系统参数的一般方法。     

空间光学载荷悬臂轻巧型光机系统设计

为减轻空间光学载荷的体积与重量,并保证系统具有良好的温度适应性与动态刚度,设计了一种Φ400mm口径全SiC材料的悬臂轻巧型同轴光机系统。利用参数优化方法,将系统基频与反射镜面形精度RMS值作为优化目标,整机重量作为约束条件,支撑结构轴向厚度等相关参数作为设计变量,获得了三点悬臂式超轻同轴光机结构。通过仿真分析、振动试验与面形测试对悬臂式超轻同轴光机结构的合理性进行了验证,结果表明,光机系统重量仅为14kg,在20±4℃温度变化范围内系统波像差均为0.05λ(λ=632.8nm),系统基频为142.35Hz,与仿真分析结果138.04Hz相比,误差为3%,可以保证整机结构的稳定性。     

动力机组双层隔振系统新型隔振器设计及研究

针对某动力总成双层隔振系统,建立了将试验台的机组及构架均视为柔体的双层隔振系统仿真模型,通过模态测试验证了模型的准确性,分析了隔振器三向刚度变化对系统隔振特性的影响;基于Mooney-Rivlin模型,分析了不同开槽角度及宽度对橡胶隔振器三向刚度的影响,完成了新型隔振器设计。通过振动测试实验验证了新型隔振器对系统隔振性能的提升效果。研究表明:隔振器水平刚度变化对系统隔振性能影响不大,水平刚度降低主要引起系统振动速度及传递力响应在低频段的移频,对高频段基本没有影响;降低隔振器垂向刚度虽会在一定程度上增大系统低频段(对应机组启停工况)的振动烈度,但能够有效地降低系统中、高频段(对应机组正常运行工况)的传递力。     

采用有限元法进行空气弹簧隔振器的辅助设计

由于空气弹簧隔振器的刚度不仅与空气室的空气压力、承载载荷有关,还与不同形式空气室的有效承压面积、胶料性能等有关,因此各种形式的空气弹簧隔振器其刚度特性相差很大.采用实验的方法,设计一种空气弹簧隔振器必将耗费大量的人力物力,而采用经验公式,又存在较大困难.因此采用有限元方法,解决空气弹簧隔振器设计必须考虑的气固耦合、非线性等关键技术,进行空气弹簧隔振器结构的静态应力、变形及隔振系统的振动特性分析,优化空气弹簧隔振器的设计流程,并进行试验验证.     

磁流变弹性体变刚度隔振系统的设计与仿真分析

磁流变弹性体兼有磁流变液和弹性体的优点,其剪切模量可由外加磁场控制,在振动控制等方面具有广阔的应用前景。现有的隔振系统中隔振器刚度一般都是固定值,这使系统的隔振效果有局限性,对较低频率振动,尤其是共振时的隔离效果很差。提出了将可调刚度的磁流变弹性体隔振器用于隔振系统中．通过改变隔振器的线圈电流大小来控制磁流变弹性体的剪切模量,进而调整隔振系统的刚度,使系统获得更宽的隔振频率范围。设计了隔振器的结构,基于SimuLink软件对系统的隔振效果进行仿真分析．表明了设计的有效性．     

具有反射率及亮度补偿功能的光纤振动计

介绍了一种结构简单、价格低、带有反射率和亮度补偿的光纤振动计。该光纤式振动计由发光二极管、光纤探头和两个光子探测器组成。光纤探头的光纤束分为三部分：一根发射光纤、第一邻近接收光纤组（组A）、第二邻近接收光纤组（组B）。光纤组A和光纤组B的输出信号平均值的比值取决于光纤探头和被测表面之间的平均距离，而与被测表面的反射率及亮度无关。根据这一比值可以实现探头与被测表面间距离的估计。然后根据光纤组A和B的标定曲线，对振动计的灵敏度进行了补偿。因为在比值运算中使用的是平均值，所以振动频率的提高不会限制这一技术的使用。实验结果表明，这一方法适宜于动态测量，可以实现被测表面反射率、入射亮度及探头与被测表面间平均距离的补偿。     

应用于定位的光纤振动传感技术的发展现状

利用光纤作为传感器提取沿途振动信号,通过对检测信号的处理和分析,可有效地检测和定位发生的故障或入侵行为等。分布式光纤振动传感器利用光波在光纤中传输时相位、偏振等对振动的敏感特性,连续实时地监测光纤附近的振动,并能够定位预防事故,有较好的应用前景。根据传感原理,分布式光纤振动传感技术可分为基于干涉原理和基于后向散射探测技术两类。该文主要从以上两个方面综述分布式振动传感器的主要技术和发展动态。     

径向超声振动辅助锯切光学玻璃

本文通过在锯切用超薄切割砂轮的径向上辅加超声振动的方法,对两种不同物理特性的光学玻璃进行锯切加工实验,探索了径向超声振动对光学玻璃锯切过程的影响。理论分析了超声振动锯切过程中的锯切力和锯切比能,给出了单颗磨粒在普通锯切与超声振动锯切时的切削路径。采用有无超声振动辅助锯切两种方式对K9玻璃和石英玻璃进行锯切实验,分析了超声振动对光学玻璃锯切力和锯切比能的影响。结果表明,相比于普通锯切方式,除了受到加工参数的影响外,超声振动辅助加工时K9玻璃和石英玻璃的锯切力减少幅度分别在30%~50%和50%~65%,锯切比能分别减少了30%~45%和50%~60%。径向超声振动辅助锯切使材料产生微破碎,具有减小锯切力和比能的作用,因此有利于提高光学玻璃材料锯切效率和改善加工质量。     

Correction of Errors in Polarization Based Dynamic Phase Shifting Interferometers

Polarization based interferometers for single snap-shot measurements allow single frame, quantitative phase acquisition for vibration insensitive measurements of optical surfaces. Application of these polarization based phase sensors requires the test and reference beams of the interferometer to be orthogonally polarized. As with all polarization based interferometers, these systems can suffer from phase dependent errors resulting from systematic polarization aberrations. This type of measurement error presents a particular challenge because it varies in magnitude both spatially and temporally between each measurement. In this article, a general discussion of phase calculation error is presented. We then present an algorithm that is capable of mitigating phase-dependent measurement errors on-the-fly. The algorithm implementation is non-iterative providing sensor frame rate limited phase calculations. Finally, results are presented for both a high numerical aperture system, where the residual error is reduced to the shot noise limit, and a system with significant birefringence in the test arm.     

差动电磁作动器的超大型光学仪器 隔振基础的主动控制机理

提出了一种基于差动电磁作动器的超大型光学仪器隔振基础的主动控制机理。该控制机理采用差动布置方案,使电磁作动器变为输出力和控制电流呈线性关系的线性作动器,再利用小阻尼条件下,绝对速度反馈与Skyhook控制方法性能接近且易于工程实现的特点,采用了绝对速度反馈的控制方法,可在不改变中/高频隔振性能的前提下大幅提高谐振区隔振性能。实验结果表明:利用所提出的控制机理,在时域上,z、θ_x和θ_y三个自由度的速度(角速度)均方根值分别由10.06 μm/s、4.16×10^－6rad/s和4.65×10^－6rad/s降至3.38 μm/s、1.76×10^－6rad/s和1.49×10^－6rad/s;在频域上,三个自由度谐振区隔振性能均有约10 dB的提高。     

基于蜂窝加肋板结构参数匹配抑制光学卫星随机响应

以结构参数的最优匹配为设计目标,提出了一种改善光学卫星振动环境的新思路。针对某光学卫星振动试验中出现的蜂窝顶板随机振动响应过大的问题,研究了加强肋在降低简支蜂窝板随机振动响应中的作用。分析了该光学卫星蜂窝板结构的特点,探讨了它的随机载荷以及在其激励下蜂窝板式结构的动力学响应。结合卫星自身结构上的需要,提出了一种通过添加特定截面H型加强肋的方法来降低蜂窝板的响应。利用有限元法对外形尺寸为1 000mm×1 000mm×30mm的蜂窝板模型进行随机振动分析验证,结果显示:H型加强肋能显著降低蜂窝板的振动响应,有明显减振效果。最后,根据整星振动试验结果对卫星力学模型进行了修正,并利用该方法对修正后的模型进行动力学分析和优化,分析结果表明顶板响应降幅达到了40%,为系统可接受范围,证明了提出的方法很好地抑制了结构的随机振动响应。     

光纤流量非浸入式测试系统

提出了一种基于湍流振动原理的非浸入式流量测量方法。该方法通过在油管外壁缠绕特定长度的传感光纤,并在传感光纤两端焊接光纤光栅组成光纤流量传感单元。由于流体流过管壁时湍流产生动态压力,动态压力会导致缠绕在管壁上的传感光纤相位发生变化;通过光纤干涉仪技术、时分复用技术及相位载波调制解调技术解调出相位信息,即可实现流量的在线监测。实验数据分析显示,得到的相位变化与流速呈二次曲线关系,设计的实验系统可实现5~50m3/h流量的实时在线测量。由于采用光纤作为传感器感知流量信号,该方法结构简单可靠,灵敏度高,避免了传感光纤流量计需要浸入流场的缺陷,是井下流量测试的理想方法。     

流体二维振动加工技术的实验研究

提出了一种基于流体二维振动的超光滑表面加工新方法。该方法是对流体在水平和垂直方向同时施加超声振动,从而实现了流体的二维高频振动,为工件加工提供抛光作用力。研制了一套实验装置,该装置由工作槽、行星机构、控制装置等组成。利用该装置对光学玻璃进行了一系列实验,分析了抛光时间、抛光液的质量分数、磨料的粒度等对加工质量的影响。     

机械振动对光学系统指向精度的影响

针对机械振动对光学系统性能影响的预测问题，基于矩阵光学和机械振动学理论，建立了振动响应对光学系统性能失调和光束稳定性的分析模型，并以某光学系统为例，给出了数值仿真方法。数值结果表明，仿真模型是合理的，可用于预测评价光学平台机械结构设计的优劣。     

超声纵扭振动钻削光学玻璃材料边缘破损的试验研究

光学玻璃的脆性较大、硬度大以及强度高,在传统孔加工中极易产生边缘破损。本文设计了超声纵扭振动钻削装置,采用上压板与下支撑板的新装夹方式,给出了孔口崩边程度的评价指标。试验结果表明,当转速为4500r/min、振幅为6μm、进给速度为3mm/min时,孔口加工质量较高。