Modal interactions in an autoparametric vibration absorber to narrow band random excitation

The main objectives of this study are to examine the random responses of a vibration absorber system with autoparametric coupling in the neighborhood of internal resonance subjected to narrow band random excitation by Gaussian closure scheme and to compare the results with those obtained by Monte Carlo simulation. The Monte Carlo simulation is found to support the main features of the nonlinear modal interaction in the neighborhood of internal resonance conditions. The jump phenomenon of the cantilever mode and saturation phenomenon of the main system are shown to occur if the excitation bandwidth is sufficiently small.     

Design of a nonlinear vibration absorber using three-to-one internal resonances

A weakly nonlinear vibration absorber is designed to attenuate the primary resonance vibrations of a single-degree-of-freedom weakly nonlinear oscillator having cubic nonlinearity. The linearised natural frequency of the nonlinear absorber is tuned to be approximately one-third the linearised natural frequency of the primary nonlinear oscillator. The low frequency mode for the absorber is favourably considered based on the fact that the nonlinear absorber can be easily realised in practice by using a light-weight mass attachment with small values of linear and nonlinear stiffness of coupling. For a given primary nonlinear oscillator and absorber mass, implementation of three-to-one internal resonances requires the smallest value of the absorber linear stiffness among three options for utilising internal resonances to design nonlinear absorber. The method of multiple scales is used to obtain the averaged equations that determine the amplitudes and phases of the first-order approximate solutions to the vibrations of the primary nonlinear oscillator and nonlinear absorber. It is found that the absorber response may admit either forced vibration having the forcing frequency or a combination of forced vibration and free-oscillation term having one third the forcing frequency. The nonlinear absorber can effectively suppress the amplitude of primary resonance response and eliminate saddle-node bifurcations occurring in the frequency-response curves of the primary nonlinear oscillator. Numerical results are given to show the effectiveness of the nonlinear absorber for suppressing nonlinear vibrations of the primary nonlinear oscillator under primary resonance conditions.     

Improvement of chatter stability in boring operations with passive vibration absorbers

This paper is focused on the behavior of boring bars with a passive dynamic vibration absorber (DVA) for chatter suppression. The boring bar was modeled as a cantilever Euler-Bernoulli beam and only its first mode of vibration was considered. The stability of the two-degree-of-freedom model was analyzed constructing the stability diagram, dependent on the bar characteristics and on the absorber parameters (mass, stiffness, damping, and position). Two analytical approaches for tuning the absorber parameters were compared. The selection criterion consisted on the maximization of the minimum values of the stability-lobes diagram. Subsequent analysis performed in this work, allowed formulating of new analytical expressions for the tuning frequency improving the behavior of the system against chatter.     

带动力吸振器的空气主动悬架的仿真研究

针对空气主动悬架在高频段的振动问题,设计一动力吸振器,建立带动力吸振器的空气主动悬架的1/4车辆动力学模型,结合最优控制相关理论,对带动力吸振器的空气主动悬架控制器进行设计。运用Matlab编程功能对动力吸振器参数进行优化并得到了最优参数。应用Matlab/Simulink软件对带动力吸振器的空气主动悬架的动力学模型进行频域和时域的仿真研究,并与不带动力吸振器的主被动空气悬架进行对比分析。结果表明带有动力吸振器的空气主动悬架在高频段的减振性能明显优于被动空气悬架和常规空气主动悬架。     

液压减振器散热性能研究

液压减振器是通过消耗机械能实现减振目的的装置,但目前其散热效果并不理想,温度升高导致了减振器整体性能下降。利用路面不平度激励模型、悬架系统振动模型、热量传递模型,通过能量守恒定律建立了液压减振器的热力学平衡数学模型。综合考虑油液泄漏特性、密封特性以及液压减振器阻尼性能界定其许用油温。对液压减振器散热参数进行了分析研究,且试验结果表明分析模型与设计方法正确,为减振器的设计提供参考。     

基于动力吸振器的中空轴系纵向减振研究

针对中空轴系的纵向振动,在轴系内部安置阻尼动力吸振器对其进行了减振设计。结合子结构综合法和传递矩阵法建立了附加阻尼动力吸振器复杂轴系的动力学模型,分析了阻尼动力吸振器与轴系的耦合系统在简谐激励下的动力学响应,并采用了有限元仿真,表明阻尼动力吸振器的加入使得轴系的纵向共振峰得到抑制,轴系共振频率附近的频响曲线趋于平缓。试验结果表明,附加阻尼动力吸振器后的轴系一阶纵向共振峰值下降显著,阻尼动力吸振器对轴系的纵向减振具有显著的效果。在中空轴系内部空间安装吸振器,既不占用多余的空间,又能获得较好的减振效果,可以作为船舶推进轴系纵向减振的一种新选择。     

磁流体阻尼可调减振器

磁流体减振器作为一种阻尼力可调减振器,具有反应时间迅速,能适用于振动系统实时控制等特点。在分析了磁流体减振器阻尼力特性的基础上,提出了磁流体减振器的非线性模型;试验验证了磁流体减振器作为阻尼可调减振器的减振性能。结果表明提出的非线性模型更能反映磁流体减振器的阻尼力特性;磁流体减振器能满足振动系统的不同阻尼的要求。     

轨道车辆车体磁流变弹性体吸振器的建模与仿真

以降低城市轨道交通车辆车体的垂向振动、提高乘客舒适度为目的,根据动力吸振器理论及磁流变弹性体刚度可调的特性,设计一种并联安装在车体底部的半主动式磁流变吸振器。为保证磁流变吸振器工作性能稳定,分析磁流变吸振器的磁路结构,利用多元回归分析法拟合励磁电流对磁流变弹性体工作区磁场强度的影响关系,提出励磁电流对磁场强度的控制算法。针对城轨车辆工况变化频繁、车体振动特性复杂的特点,建立对车体宽频振动适应性强的磁流变吸振器系统,研究其对车体垂向减振特性的影响,并利用Sperling指标验证了磁流变吸振器系统的减振能力。结果表明,所设计的磁流变吸振器结构紧凑且安全性高,对车下剩余空间的利用具有合理性;所建立的磁流变吸振器系统振动频带宽,可与车体始终处于谐振状态,使车辆的运行品质时刻保持在优级。论文的工作为利用磁流变弹性体的轨道车辆车体半主动式吸振器的应用提供了参考依据。     

空间三自由度减振装置在陀螺仪抗冲击中的应用研究

将空间三自由度减振装置应用到陀螺仪中,为了达到较好的多维减振目的,传统的机械方法实现二维减振,需要2、3层结构。而采用并联机构作为减振装置的主体机构,并在驱动处辅以弹性阻尼系统,只需单层结构就能达到减振效果。对减振装置主体机构的空间三平移并联机构进行了分析,并利用Pro/E对减振装置进行建模,导入大型仿真软件ADAMS后对减振装置的减振效果进行仿真,其仿真结果表明此装置具有良好的减振效果。     

基于动力吸振原理的随机振动减振优化

针对随机振动下某器件加速度响应过大的情况,设计了2 款无阻尼梁式动力吸振器。以器件上最大加速度响应有效值最小化为减振设计目标,以吸振器安装位置、尺寸等参数为设计变量,对吸振器进行优化设计,比较了不同材料、不同形式吸振器的减振效果。研究结果表明,梁式吸振器结构简单,质量比小,在不改变印制板布局的前提下,能显著减小器件的加速度有效值。     

有色噪声激励下非线性吸振器的能量传递

将双稳态振子作为非线性吸振器,建立了含非线性吸振器的主系统力学模型,给出了有色噪声激励下系统的控制方程并进行了量纲一化。借助数值仿真,研究了系统初值、调谐频率比、质量比、阻尼系数对主系统和非线性吸振器振动能量的影响规律。通过系统结构参数的逐步优化选择,获得了将主系统振动能量最小化并使非线性吸振器振动能量最大化的最优结构参数配置区间。     

悬臂式刚度自调谐吸振器动力学特性研究

根据轴力变化对悬臂式结构固有频率的改变规律,设计一种由压电材料驱动的刚度自调谐动力吸振器。首先,研究适用于这类吸振器的半主动控制方法,分别采用逐步寻优和遗传控制算法对吸振器固有振动频率进行实时调节;其次,结合实际受控系统进行动力学仿真分析;最后,在获得有效振动抑制的基础上进一步将吸振器应用于风洞测力模型的振动控制试验研究。试验结果表明：吸振器能够将风洞测力模型端部振动抑制效果提高至40dB以上,与其他类型的振动控制器相比具有更为优异的动力学性能。     

Nonlinear oscillations in machines and mechanisms theory

This paper presents a short review concerning the nonlinear oscillations of the mechanical systems, connected with the activity of IFToMM** Technical Committee for Nonlinear Oscillations. The paper is directed to these problems: vibration of two degrees of freedom systems, dynamics of mechanical system with impacts and dry friction, nonlinear oscillations in digitally controlled robots, detection and identification of nonlinear structures and oscillations of autoparametric systems.     

基于新型材料的吸振器设计及电流控制方法

被动式吸振器(passive dynamic vibration absorber,简称PDVA)结构参数不可调,减振频带单一,不适用于宽频减振。为解决上述问题,首先,以磁流变弹性体(magnetorh-eological elastomer,简称MRE)为刚度元件,设计一种刚度可调的自适应吸振器(adaptive dynamic vibration absorber,简称ADVA);其次,对弹性体原料组成及磁流变效应进行介绍和分析;然后,对受控系统增加吸振器,引起系统新的共振问题提出了吸振器工作过程中的电流控制方法以消除新增的共振现象;最后,进行了仿真及实验研究。结果表明,本设计可将减振频带拓宽至11.37Hz,并且利用提出的电流控制方法可有效消除系统新增的共振峰。     

多自由度离散系统减振器的设计及其应用

给出了一种多自由度离散系统减振的方法——在原系统中加入减振环节,在理论上对减振环节的参数设计进行了推导,并给出了一种振动性能指标函数。然后,将这套理论应用到ＶＶＶＦ电梯减振上,给出了ＶＶＶＦ电梯的动力学模型,对其减振效果进行了动态仿真。     

变质量-负刚度动力吸振器试验研究

针对传统动力吸振器“窄带”缺陷,设计了一种新型的变质量-负刚度动力吸振器,从而可以使吸振器具有较好的低频有效性。建立变质量-负刚度动力吸振器的动力学方程并分析了吸振器的工作原理;搭建了变质量-负刚度动力吸振器试验台,编制了PID控制程序;对吸振器减振性能进行了动力学仿真和试验研究。研究结果表明,所设计的吸振器连续可调,有效频带比传统吸振器频带宽了17.3%。     

液压缸非线性弹簧力下的轧机特性及控制

建立了非线性弹簧力约束作用下的轧机辊系振动模型,采用平均法求得轧机辊系的幅频响应方程。仿真分析了不同非线性弹簧力和活塞杆初始位移的幅频特性曲线,以及系统分岔响应随外激励幅值的变化规律。引入吸振器控制装置,比较了吸振器加入前后的时域曲线和幅频曲线,仿真分析了吸振器质量、弹簧力和摩擦力对幅频曲线的影响。研究结果表明：非线性弹簧力和外激励都会改变轧机辊系振动特性的规律,吸振器的控制效果与吸振器质量、弹簧力和摩擦力有关。     

基于导纳功率流方法的动力吸振系统研究

建立了动力吸振器对单自由度隔振系统吸振的导纳功率流理论模型,以主振系在整个吸振频带消耗的净功率为控制目标,通过数值仿真对动力吸振器结构参数变化对单层隔振系统隔振效果的影响进行了研究。研究结果表明:动力吸振器的加入对隔振系统共振区的振动有显著抑制作用,在动力吸振器各结构参数中阻尼比、调谐比对隔振系统的影响最为明显。     

预应力对汽车减震器固有频率的影响

为避免汽车减震器在工作中与汽车车身共振而使车内产生异响,运用Solidworks软件进行汽车减震器三维建模,通过hypermesh进行网格划分,使用ANSYS-workbench对汽车减震器进行自由模态和预应力模态分析,得到汽车减震器在自由模态和预应力模态下的固有频率和振型等振动特性,并对结果进行对比分析.研究结果表明...     

空间三自由度减振装置分析及减振效果仿真

为了达到较好的多维减振目的,采用并联机构作为减振装置的主体机构,并在驱动处辅以弹性阻尼系统,只需一层就能达到减振效果.以空间三自由度减振装置为例,对减振装置主体机构的空间三平移并联机构进行了分析,并利用Pro/E对减振装置进行建模,导入大型仿真软件ADAMS后对减振装置的减振效果进行仿真,其仿真结果表明此装置具有良好的减振效果.