利用增量模态叠加法计算带限位器隔离系统非线性冲击响应

舰船机械设备冲击隔离技术研究是一个较为复杂的综合性问题，特别是安装限位器之后，使得隔离系统不能作为线性系统来处理，因而在冲击响应计算时就不能直接采用模态叠加≯和基于机械振动模态理论和响应谱的动态设计分析方法（DDAM），需要探索新的计算方法。论文将增量模态叠加法推广应用于带有限位器的多层隔振系统的冲击响应计算之中。计算结果与冲击试验结果基本一致，说明采用增量模态叠加法计算浮筏隔离系统的冲击响应是可行的。论文利用增量模态叠加法计算分析了限位器安装位置及其参数对冲击响应的影响，结果表明，安装在浮筏隔振系统不同位置上的限位器，将会对机组和筏体的最大加速度和最大位移响应产生不同的影响。     

带限位器的浮筏隔振系统的冲击响应分析

研究带限位器浮筏隔振系统力学模型及在基础冲击激励下的响应,应用多刚体系统动力学理论,首先给出了带有限位器的浮筏隔振系统在局部坐标系下刚度矩阵表达式,然后在总体坐标系下建立了浮筏隔振系统的运动方程,采用纽马克直接积分法计算带限位器的浮筏隔振系统在基础冲击激励下的运动响应,并结合工算例进行讨论,得到了有意义的结论.     

带限位器单层隔振系统冲击响应研究

在舰艇设备中,通常采用隔振系统来吸收冲击所带来的能量,为了限制设备受到冲击载荷时发生过大变形,隔振系统通常带有限位器。以单自由度单层隔振系统为研究对象,采用时域有限元分析方法,分别对带有不同阻尼限位器的隔振装置受到水下爆炸载荷冲击下的响应进行数值仿真研究,计算得出隔振系统在冲击载荷作用下的相对位移响应和绝对加速度响应,分析了限位器参数对冲击响应的影响,旨在为舰艇设备抗冲击性能设计及性能评估提供参考。     

双层隔振系统冲击响应数值模拟方法的研究

描述了舰船系统和设备的抗冲击性能的动力学仿真方法.以某船主机双层隔振系统为对象,建立了有限元冲击响应模型.通过计算系统的模态验证了弹性筏体有限元模型的可靠性.论述了研究基础冲击的方法,并模拟计算了双层隔振系统三个方向的冲击响应, 分析了在冲击波作用下系统的冲击响应动应力的最大值.所得结果比较理想,这对于研究双层隔振系统抗冲击设计具有很大的参考价值.     

状态空间法在浮筏隔振系统响应分析中的应用

一、引言在机械隔振中，隔振系统的动态响应分析是一个非常重要的问题。求解隔振系统动态响应的方法有很多，其中较成熟的有两种：模态叠加法和直接积分法。模态叠加法需要先求出系统模型的特征值和特征向量，建立模态矩阵并进行坐标变换，才能使系统运动方程解耦。若是有阻尼的系统，还需要作一个比例阻尼或模态阻尼的假设。对解耦后各个独立的单自由度方程，虽然应用Ｄｕｈａｍｅｌ积分得到各模态坐标响应的解析解，但是对于激励力较复杂的情况，该积分的求解就非常困难。直接积分法的适用范围相对较广，但是由于该算法的稳定性问题比较复…     

双限位器隔离系统的冲击响应计算及参数影响分析

针对限位器在承受冲击载荷过程中存在二次冲击的问题,建立了双限位器冲击隔离系统数学模型,通过分段线性的杜哈梅积分对冲击方程进行了解析求解,并与阶跃速度法的冲击响应结果进行对比,分析限位器参数(刚度比、阻尼比、安装间隙)对冲击响应的影响,讨论了多岛遗传算法在限位器参数优化中的应用。研究结果表明:适当的限位器阻尼可以有效提升隔冲系统的抗冲击能力,但当阻尼较大时,不可用速度阶跃法进行计算;制定合理的优化策略,利用多岛遗传算法可以得到符合冲击要求的限位器最优参数。     

一种基于频响因子的转子系统基础冲击响应计算方法

考查地震或水下非接触爆炸冲击下旋转机械的动态响应特性,一般从研究转子系统基础冲击响应出发。由于陀螺效应和转子-轴承的交互效应,转子系统运动方程系数矩阵呈非对称性,不能在模态坐标下解耦,无法利用常规模态叠加法求解,所以以往的研究一般采用数值积分如Newmark法等进行迭代求解,但数值积分法相对模态叠加法要耗费较多的计算资源。提出了一种复数域内转子系统冲击响应计算方法,无需坐标解耦但仍可以利用线性叠加法进行响应求解。首先将激励和响应傅立叶展开成复数形式,包括正向旋转项和反向旋转项,根据方程左右两边相同频率前系数相等的事实得到特征方程,将特征方程写成简单矩阵束的本征方程形式,求得矩阵束的本征值和本征向量,将本征向量正规化,进一步得到矩阵束的逆阵,将逆阵元素取名为“频响因子”,将逆阵与激励相乘即可得到频率响应幅值,将所有频率响应成分叠加即可得到系统响应。通过一个工程实例,比较了所提方法与数值积分方法的结果,比较分析表明,所提方法满足工程要求,可以作为转子系统基础冲击响应和瞬态响应计算的一种普适方法。     

限位器对隔振系统抗冲击性能的影响

水面舰艇特别是潜艇在战斗条件下的主要威胁来自水中爆炸物的非接触性爆炸,选用抗冲击性能好的设备和对设备采取冲击防护措施可以保证艇上设备的安全性,使用隔振装置就是一种较好的冲击防护措施。对于通常的隔振装置,在一定的冲击作用下,设备的相对位移响应较大,可能超过了设备外接管线的变形能力,甚至超过了隔振器本身的极限变形能力。在隔振装置中使用限位器可以有效地限制设备的最大相对位移。通过对弹性限位器各参数(工作间隙和刚度)对隔振系统抗冲击性能(设备的最大加速度和最大相对位移)的影响的探讨,提出了限位器各参数的确定方法。对浮筏隔振系统中限位器的参数进行设计,应用MSC.NASTRAN 软件对具有限位器和没有限位器的浮筏隔振系统冲击响应进行计算,分析了限位器对浮筏隔振系统抗冲击性能的影响。     

筏体和基础弹性对设备冲击响应影响的有限元分析

带有限位器的浮筏隔振系统是非线性系统,利用ANSYS建立了这一非线性系统的有限元模型,计算了带有限位器的浮筏隔振系统模型的冲击响应,分析了筏体弹性、基础弹性和限位器参数对冲击响应的影响.计算结果表明筏体弹性和基础弹性对系统的冲击响应均有一定程度的影响,它们使得机组的最大加速度响应减小,筏体和机组的最大位移响应增大.对于刚性浮筏隔振系统和弹性浮筏隔振系统,限位器间隙与冲击响应之间的关系是相同的,即随着限位器间隙的减小,筏体和机组的最大加速度响应增大,而最大位移响应都减小.     

单层隔振系统中塑性限位器应用设计

提出舰船单层隔振系统中采用以聚氨酯泡沫为材料的限位器进行设备限位,研究塑性限位器各参数对舰船设备最大加速度和最大相对位移这两个重要指标的影响,提出确定限位器参数理论方法,采用Matlab软件将塑性限位器理论量化方法和设计计算程序用于单层隔振系统模型,并进行冲击实验,证明该理论方法的正确性。     

弹性限位浮筏系统的随机振动建模与算法

对具有弹性限位的浮筏隔振系统,采用单边约束动力学方程,引入接触力,建立系统的确定性方程。再设系统的激励受随机因素的影响,导出系统的随机离散动力学模型,给出离散的计算格式。由于浮筏系统中限位器的个数很多,系统受冲击后,限位器接触状态的可能性非常多,因此对于限位器的接触状态的判别采用了人工神经网络,使得接触计算得以实现。最后通过实例分析对系统的随机动力学特性进行分析,给出噪声对系统振动周期性的影响,以及限位器间隙与位移方差之间的关系。     

基础与筏体弹性对双层隔振系统冲击响应的影响

综合采用多刚体动力学、结构动力学、动态子结构理论,同时考虑筏板和基础的弹性,建立一个双层隔振系统的动力学新模型,编程计算了筏板、基础板取不同阶模态时系统的固有频率,并通过与有限元计算结果对比,验证理论模型的正确性。采用数值仿真方法,分析基础与筏体弹性对双层隔振系统冲击响应的影响。仿真结果表明,隔振系统的合理建模可在保证计算精度的基础上,减少分析计算的工作量,有关结论可为工程实践中双层隔振系统的计算与分析提供参考。     

带限位隔振系统的冲击响应分析

为了提高舰载设备的抗冲击性能,改善限位参数不匹配造成的二次冲击问题,建立了八参数可独立设置的带限位隔振系统数学模型,利用四阶龙格库塔的方法进行冲击仿真计算,并与冲击试验结果进行对比,分析了限位器参数(刚度比,安装间隙)对冲击响应的影响。研究结果表明:当刚度比足够大,存在一个使系统加速度响应取得最大值的特殊间隙,称为共振间隙。共振间隙的存在,增大了系统的加速度响应,加剧了系统的冲击碰撞,但可以通过选择更小的安装间隙,匹配合理刚度比来有效的避免共振间隙现象的产生,进而可以有效的提高舰载设备的抗冲击性能。     

柴油机隔振系统抗冲性能研究

建立柴油机隔振系统虚拟平台模型。对系统进行模态分析,并按国军标GJB要求模拟系统横摇摆情况,分析受冲击时系统的响应。仿真结果表明,针对稳态情况设计的隔振装置具有一定的冲击隔离能力。     

多层隔振系统冲击响应研究

近来，冲击控制、冲击隔离问题越来越引起人们的关注和重视。本文建立了多层隔振系统多向冲击响应计算模型，给出了系统刚度矩阵总体坐标描述与局部坐标描述之间的变换公式，从而提出了适用于多刚体振动系统在多向冲击激励下求解系统响应的时域计算法，导出了有关的计算公式，多刚体振动系统多向冲击响应时域计算法对于航空、航天、车辆、船舶、抗震建筑、包装运输等等工业部门的抗冲击分析研究、冲击隔离设计具有重要意义。     

船用柴油发电机组非线性隔振系统动态特性分析

以计算多体动力学理论为指导,以船舶柴油发电机组的抗冲击研究为背景,建立了柴油发电机组的多体动力学以及线性隔振系统模型,并通过实验验证模型的正确性;在此基础上构建机组的非线性隔振系统,并对机组额定工况以及冲击条件下隔振系统的动态特性进行分析,结果表明非线性隔振系统较线性隔振系统有良好的隔振效果。文中的建模与求解方法较数学建模与求解简单易行,对隔振器选型与安装、非线性隔振器的参数化设计与优化、其它船用机械的抗冲击研究奠定了一定的工程应用基础。     

一类混合隔振系统非线性动力特性分析

研究磁悬浮—气囊主被动混合隔振系统的非线性动力特性,包括对系统的稳定性分析和位移响应的计算及其模拟仿真。通过对磁悬浮—气囊主被动混合隔振装置的简化,建立与之相适应的非线性动力微分方程;利用谐波平衡法对非线性微分方程进行求解,研究系统方程的幅频响应曲线在不同参数下的变化规律;由Lyapunov稳定性定理对系统进行稳定性判断;通过Simulink软件对整个系统进行模拟仿真得出位移的功率谱曲线,分析结果表明混合隔振系统在低频激励下的稳定性更好,隔振效果明显。     

大型风电齿轮箱系统耦合动态特性的研究

综合考虑轮齿啮合时变刚度、齿轮传递误差、齿轮啮合冲击以及风载变化等因素影响,建立具有多级齿轮传动的大型风电齿轮箱的齿轮-传动轴-轴承-箱体系统耦合非线性动力学模型。对风电齿轮箱系统有限元模型进行耦合模态分析,运用模态叠加法对齿轮箱系统在内部激励与外部激励综合作用下的振动响应进行求解。将仿真结果与实验数据对比,进而得到齿轮箱各点振动位移、速度、加速度及结构噪声等系统动态评价指标,为大型风电齿轮箱动态特性的准确评价及齿轮系统动态性能优化设计提供理论依据。     

筏体和基础弹性对船舶设备冲击响应影响的试验分析

试验研究是船舶机械设备冲击隔离性能分析的主要方法之一。为了分析筏体弹性、基础弹性和限位器间隙对冲击响应的影响，设计制作了可以考虑筏体弹性和基础弹性的带有限位器的浮筏隔振系统试验模型。试验结果表明筏体弹性和基础弹性对系统的冲击响应均有一定程度的影响，它们使得机组的最大加速度响应减小，提高系统的抗冲击隔离效果。对于刚性浮筏隔振系统和弹性浮筏隔振系统，限位器与冲击响应之间的关系是相同的，即安装限位器之后将使得筏体和机组的加速度响应增大，随着限化器间隙的减小，筏体和机组的最大加速度响应进一步增大。     

以冲击响应谱为响应特征的有限元模型确认

冲击响应谱已经成为冲击问题分析的最有效工具。由于冲击问题的复杂性,如冲击信号一般频带较宽,而且冲击作用时其阻尼较模态实验有较大变化,冲击响应的相位存在很大的随机性等,因此如何得到精度可靠的冲击响应,从而求出其冲击谱;以及如何对计算仿真的冲击响应与实际测量的冲击响进行比较和确认,是冲击响应谱仿真计算的两个关键问题。针对上述问题,作者使用子结构模型修正的方法,根据冲击信号的频域特点,对整体复杂结构的各个子结构进行有限元建模和修正,然后用模态叠加法求解冲击信号的时域响应,进而使用改进的递推数字滤波法求得冲击响应谱;选择冲击谱的均方差和时域响应的主分量分解两种确认准则进行计算与实验比较和确认。通过某车架模型受横向冲击的计算和实验分析对研究方法进行了检验。