基于双稳态发电的非线性吸振器的动力学特性及参数影响研究

基于双稳态发电建立了在简谐激励下的非线性吸振器的动力学模型。从数值仿真的角度研究了在简谐激励下基于双稳态发电的非线性吸振器的动力学特性,分析了激励频率和激励幅值对吸振器发生大幅混沌运动的影响规律。研究了调谐频率比f、质量比μ、非线性强度β和吸振器的阻尼系数γ1对非线性吸振器和主系统动力学特性的影响,得到了主系统发生共振和非共振情况下非线性吸振器的最优参数配置,为非线性吸振器的优化设计提供理论基础。     

基于双稳态发电的非线性吸振器的动力学特性及参数影响研究EI北大核心CSCD

基于双稳态发电建立了在简谐激励下的非线性吸振器的动力学模型。从数值仿真的角度研究了在简谐激励下基于双稳态发电的非线性吸振器的动力学特性,分析了激励频率和激励幅值对吸振器发生大幅混沌运动的影响规律。研究了调谐频率比f、质量比μ、非线性强度β和吸振器的阻尼系数γ1对非线性吸振器和主系统动力学特性的影响,得到了主系统发生共振和非共振情况下非线性吸振器的最优参数配置,为非线性吸振器的优化设计提供理论基础。     

船舶推进轴系纵振动力吸振器设计及参数影响规律研究

摘要：本文提出一种并联安装在船舶轴系上的纵振动力吸振器的设计方法,其中船舶轴系与动力吸振器构成主从系统,实现振动能量在主系统上发生转移,实现抑制主系统共振的目的。首先对船舶轴系的纵向振动进行固有频率和模态分析,其次采用模态截取和模态综合法建立了考虑船舶轴系作为弹性连续体情况下的轴系-动力吸振器混合动力学系统模型,最后给出从螺旋桨激励力传递到推力轴承基座端的动力放大系数解析式,并对动力吸振器的设计参数影响规律进行研究,为减小船舶轴系纵向振动的动力吸振器设计提供了理论依据。     

用于平板结构的动力吸振器参数优化设计

多重动力吸振器用于连续体主振系统减振时,其参数需要经过优化设计才能获得最优的减振效果,目前,参数优化设计方法还有待完善。研究平板结构动力吸振器减振参数优化设计方法,将平板-多重动力吸振器系统运动方程化简,推导得到优化的目标函数——动力放大系数函数,采用一种基于偏导数的优化方法得到多重动力吸振器的最优设计参数。通过数值计算和仿真分析验证所设计吸振器的有效性。结果表明,吸振器对平板振动有明显抑制效果,且在振子总质量比相等的条件下,振子数越多,吸振器的减振效果越好,减振频带越宽。     

刚度递增式非光滑纯非线性吸振器的幅频响应特性研究

简谐激励幅值增大到一定程度时,光滑纯非线性吸振器会使主振子产生高分支响应,从而发生突发性失效,为避免失效发生,提出非光滑吸振器的方案。该吸振器在振幅较小时,具有较低的刚度系数,当振幅大于临界值后,刚度系数能够显著增加。利用复变量-平均法推导出系统的慢变方程,并运用最小二乘法分别获得连接光滑和非光滑吸振器的主振子的幅频响应。研究表明,通过合理控制弹簧间隙,非光滑吸振器可以有效抑制高分支响应的发生,激励幅值较小时,两种吸振器的性能非常接近,当系统承受中等激励时,光滑吸振器具有较好的吸振性能,当激励幅值进一步增加,非光滑吸振器则具有显著优势。     

新型欧拉屈曲梁非线性动力吸振器的实现及抑振特性研究

将欧拉屈曲梁和线性弹簧并联使用,构建非线性动力吸振器。建立了安装欧拉屈曲梁非线性动力吸振器的系统动力学模型。利用谐波平衡法推导了主从振系的频响方程组。利用四阶龙格-库塔法对比计算了在瞬态激励和多频稳态激励条件下,未安装吸振器、安装线性和非线性吸振器时主振系在时间域和频率域的响应特性。在此基础上,开展欧拉屈曲梁的初始挠度、初始倾角和阻尼系数对其振动抑制性能的影响分析。结果表明:所提欧拉屈曲梁设计参数成功构建了非线性动力吸振器;与安装线性吸振器前后的主振系响应相比,对主振系的抑振效果明显;欧拉屈曲梁初始挠度和阻尼系数存在最优值;初始倾角增大可增强非线性动力吸振器的振动抑制能力。     

负刚度吸振器对有限长弹性梁的抑振效果研究

考虑不同形式负刚度动力吸振器对有限长弹性简支梁动态响应的影响,提出并建立"弹性梁-负刚度动力吸振器"耦合系统动力学模型。基于模态叠加法,推导得到各阶模态对应幅频响应解析表达式。以弹性梁第1阶振动模态作为振动抑制目标,结合固定点理论和最大值最小化优化准则得到各类型动力吸振器的最优设计参数。以功率流作为振动控制效果的评价指标,建立"弹性梁-动力吸振器"耦合系统的导纳功率流理论模型。在此基础上,计算得到安装动力吸振器前后弹性梁的总功率流和净功率流,以及动力吸振器消耗的功率流,研究不同形式动力吸振器的振动抑制效果。最后,选择振动控制效果最显著的动力吸振器作为研究对象,针对部分主要设计参数展开研究。计算结果表明：在目标控制模态频率附近,负刚度动力吸振器对弹性梁动态响应的控制效果较好,且多个振动模态响应均被有效控制;当阻尼元件和负刚度元件同时接地对弹性梁动态响应的控制效果最佳;众多设计参数均存在最优值。     

简谐激励作用下强非线性吸振器的能量转移效能

以单自由度主结构承受简谐激励作用时强非线性吸振器的减振能力作为研究对象,运用复变量平均法获得系统的慢变方程,并进一步得到描述稳态响应的非线性方程组。通过对比复变量平均法和龙格库塔获得的解,验证推导过程的正确性。利用复变量平均法分析吸振器的能量转移效能及其恒定性。研究结果显示,不同激励幅值下系统的频率响应存在较大差异。当激励幅值相对较小时,吸振器的减振效果明显。随着简谐激励幅值的增加,吸振器的能量转移效能无法保持恒定,系统在一定频带内出现高低两个稳定响应分支,并且两个响应分支会随着激励幅值的进一步增加而合并。     

利用动力吸振器进行随机响应控制的研究

对实际结构作减振设计是，经常遇到结构激励源未知的情况。本文研究利用的动力特性和实测的随机响应数据，设计动力吸振器的问题。利用频响函综合技术，导出了结构安装动力吸振器胶后的响应之间的关系，运用优化方法，确定动力吸振器的最优设计参数。     

宽频带多重动力吸振器薄壁件铣削振动控制

薄壁零件在整个铣削加工过程中由于材料去除壁厚发生变化而导致其振动频率发生迁移,具有明显时变振动的特点。为了对整个铣削加工过程中振动的有效控制,提出了一种新型的宽频带分布式多重动力吸振器。在零件每个模态阵型敏感点位置处布置多组动力吸振器贴紧排布,令各动力吸振器固有频率不相等,以实现时变切削振动的最优控制。此外,各动力吸振器的设计参数采用全局优化方法进行设计,以壁厚连续变化过程中各敏感点频率响应函数幅值最小化为优化目标函数,通过有限元软件中的目标驱动优化模块得到各吸振器的最佳参数。最后对装有多组吸振器的薄壁零件不同壁厚不同位置点的频响幅值进行分析,验证该方法的有效性。结果表明,该动力吸振器一次安装调整即可实现零件铣削加工全过程中时变切削振动的有效控制,零件的频响函数幅值整体降低85%以上。     

磁悬浮式动力吸振器减振性能的研究

研究了一种结构紧凑的磁悬浮式动力吸振器,与传统的机械式吸振器相比具有非机械接触,结构简单,使用寿命长等优点。分析了磁悬浮式动力吸振器的系统结构和吸振原理,建立了磁悬浮式吸振系统的理论模型。通过仿真得出在磁悬浮式动力吸振器工作前后主系统的振动对比;当吸振器的固有频率与外部干扰力频率一致时,吸振器的振动可以满足机械结构的要求。最后通过实验研究,验证了磁悬浮式动力吸振器具有一定的减振效果,与理论相吻合。     

改进的本质非线性吸振器宽频吸振参数域研究

考虑到工程的实际应用,对本质非线性吸振器进行了改进,建立了带有弱线性刚度项的强非线性吸振器的振动系统的动力学模型。利用谐波平衡法推导了主系统的频响方程组,分析了线性刚度对宽频吸振效果的影响,发现吸振器中带有一定的弱线性刚度反而能提高宽频减振的性能。计算了激励力与吸振器非线性刚度函数的上、下限值以及宽频吸振的参数域,对此类吸振器的工程应用具有较好的指导意义。对比分析了多频激励下不同吸振器的减振效果：在合适的参数域中,改进后的本质非线性吸振器表现出了很好的宽频减振性能     

含负刚度元件的三要素型动力吸振器的参数优化

提出了一种含有负刚度弹簧元件的三要素型动力吸振器模型,对该模型最优参数进行了研究。首先,建立了系统的运动微分方程,得到了系统的解析解,发现该系统存在着3个固定点。利用固定点理论将3个固定点调到同一高度得到了动力吸振器的最优调谐比和最优刚度比设计公式,根据负刚度的特性得到了在保证系统稳定情况下的最优负刚度比,通过最小化幅频曲线的最大值得到了系统最优阻尼比设计公式。最后,通过数值解与解析解的对比说明了解析解的正确性。并通过与3种典型动力吸振器模型在简谐激励和随机激励情况下的对比,说明了此模型在主系统减振方面具有很大的优势,减振效果远优于3种已有动力吸振器模型,为设计新型动力吸振器模型提出了理论上的参考。     

二自由度内燃机曲轴-吸振器系统的分岔分析

分析了当外激励频率等于吸振器的固有频率且是曲轴的固有频率的2倍的条件下,系统发生1:2内共振时的吸振器的分岔特性。首先由复规范形法得到了平均方程,结果表明曲轴的零点不是系统的唯一解,系统还可能有其他的解。再由奇异性理论分析了当曲轴的振幅为零时吸振器系统的分岔特性。得到了吸振器系统的转迁集和转迁集上相应的分岔图。对吸振器系统分岔行为研究,有助于内燃机曲轴的吸振器参数的优化设计。     

基于H2范数的弹性基础上接地负刚度动力吸振最优参数研究

针对实际工程中弹性基础上接地负刚度动力吸振器的最优参数设计,建立了以无阻尼单自由度系统代表弹性基础的动力学模型,采用H₂范数优化准则获得了以外激励到基础的力传递率最小时关于质量比和负刚度比的最优参数解析表达式,开展了简谐激励和随机激励下的效果验证以及不同基础参数下的参数影响分析。结果表明：以控制外激励到基础的力传递率为目标时,最优参数仅取决于吸振质量比和基础与主系统的刚度比,而与基础的质量比无关;当基础与主系统耦合强时,接地负刚度动力吸振依然能实现有效控制,但此时Voigt动力吸振已基本失效。     

非接地负刚度动力吸振器动力学设计及优化

接地负刚度动力吸振器有着良好的振动控制效果，但是在实际工程应用中，负刚度元件往往无法与地面直接相连。提出一种非接地负刚度动力吸振器，根据所建理论模型，得到系统的频响函数，利用最大值最小化理论获得非接地负刚度动力吸振器的最优设计参数，并与其他典型的动力吸振器模型进行对比。计算结果表明，由于引入负刚度元件，非接地负刚度动力吸振器的振动控制效果显著优于传统线性动力吸振器，为负刚度动力吸振器的工程应用提供了一定理论参考。     

磁流变弹性体吸振器的拓频控制设计与simulink模拟优化

磁流变弹性体因其剪切模量可控、稳定性好且响应速度快,逐渐被应用于动力吸振器,而以定点理论推算的最优阻尼比和调谐比不适用于主系统含阻尼、振子固有频率变化的吸振系统。根据磁流变弹性剪切模量随磁场强度变化而变化,子系统振子固有频率随之变化的原理,设计优化了双自由度主系统含阻尼的磁流变弹性体吸振器数学模型,通过磁场强度的改变可实现吸振的目的。基于Matlab simulinkd模块,为实际应用构造了时域、频域模型,模拟分析了吸振器的工作原理和拓频设计,为磁流变弹性体的半主动吸振器的应用提供了设计依据。     

动力吸振器对有轨电车弹性车轮的减振降噪影响分析

为了评价有轨电车弹性车轮动力吸振器的减振降噪效果,通过实验室测试方法对动力吸振器进行振动噪声测试,并结合理论和仿真来分析其降噪特性。首先,在半消声室分别测试弹性车轮在有无动力吸振器情况下的振动声辐射,测试结果表明：动力吸振器对弹性车轮轴向振动有明显的抑制作用。径向激励下,动力吸振器的降噪量为0.6 dB(A),轴向激励下,动力吸振器的降噪量为2.6 dB(A)。进而,基于动力吸振原理探究动力吸振器的降噪性能,并结合测试图纸建立动力吸振器有限元模型,分析表明：动力吸振器在车轮固有频率2 066 Hz、2 245 Hz和3 837 Hz处降噪效果较好,原因是降噪频率差值在2 %以内,调谐频率和理论最优频率相吻合。动力吸振器在车轮固有频率899 Hz处降噪效果较差,其降噪频率差值为6.26 %,由于调谐减振频率偏离最优同调条件,导致降噪性能的恶化。     

n 级动力吸振器的建模及参数优化

详细论述动力吸振器的建模过程,并给出n级并联和n级串联式动力吸振器优化的通用模型。介绍动力吸振器的定点优化和数值优化两种优化方法。在此基础上使用Matlab语言编写通用的动力吸振器优化程序。利用该程序对某主系统的各类动力吸振器(单级、2级并联和3级并联式)进行参数优化。优化结果表明,安装优化后的动力吸振器后,主系统的共振峰可以显著地减小。文中给出的优化方法及相关结论,对动力吸振器的优化设计具有一定的工程实践意义。     

动力吸振器在驱动桥减振降噪上的应用

为解决驱动桥在车速90 km/h时的啸叫问题,进行整车试验,发现是由后桥齿频的激励引起桥壳共振,并设计动力吸振器来抑制驱动桥共振。详细阐述了动力吸振器的设计流程,主要包括动力吸振器的参数设计、结构设计、安装位置和减振效果的验证等。仿真和试验结果表明:安装动力吸振器后的桥壳振动幅值降低75%左右;驱动桥在90 km/h时的总噪声降低3 dB(A),齿频阶次噪声降低约6 dB(A)。说明动力吸振器对驱动桥的减振降噪效果良好,具有一定的工程实用价值。