复杂弹性耦合隔振系统振动建模研究

用一种子结构建模方法建立了复杂弹性耦合隔振系统的振动方程 ,解决了以往复杂弹性耦合隔振系统中弹性筏体及非刚性基础的振动建模的问题。首先 ,详细介绍了复杂弹性耦合系统子结构建模的步骤 ;然后通过对一个具体算例的计算 ,比较了本文方法计算的结果和 ANSYS建模得到结果 ,可以看出两种计算结果的各阶固有频率结果都非常接近 ,从而证明了本文的方法是正确有效的 ;最后 ,用实验模态分析的方法进一步验证了本文的子结构方法对复杂弹性耦合隔振系统建模理论的正确性。     

复杂耦合隔振系统的实用解研究

针对工程实际中的复杂柔性耦合系统 ,本文对建立在柔性基础 弹性浮筏上的隔振系统应用子系统导纳法进行分析 ,推导了耦合系统动态功率流传递计算公式。在研究中 ,将浮筏和基础的基频与被隔振机组固有频率之比作为特性参数 ,对系统在不同频率比下的传递特性进行了计算研究 ;针对计算结果 ,分析了浮筏的弹性和基础的柔性对耦合系统的传递功率流的影响 ,给出了可以将基础或浮筏当作刚体来处理的弹性变化范围。     

一类复杂系统的功率流传递特性及其主动控制

综合考虑工程实际中多激励,多支承机组的柔性安装问题,建立了主被动复杂柔性隔振系统的统一动力学模型,将导纳方法推广到主动隔振分析中,采用了子结构导纳综合法对弹性板基础上主动隔振系统的传递功率流进行了分析,并从插入损失的观点探讨了功率流的主动控制策略,揭示了含有主动作动元件的柔性耦合系统的功率流传递机理。     

复杂柔性隔振系统研究概述

从研究对象,建模方法和评价指标三个方面阐述复杂柔性隔振系统,主要是浮筏隔振系统的研究概况。重点讨论隔振系统中的子结构弹性和隔振器的驻波效应;并讨论子结构方法,有限元法和功率流方法。     

考虑设备弹性的隔振系统

针对被隔振设备在高频域表现出的弹性阻抗特性,将设备中具有弹性性质的支撑部分模化为两端自由连续体,确定振源输出作为一个常力作用在设备支撑上,同时考虑设备支撑的刚体运动与弹性振动。采用导纳矩阵法对设备支撑的阻抗特性及隔振系统的功率流传递特性进行研究。结果表明,振源激励力在设备支撑上的位置对系统隔振效果具有较大影响。当激励力偏心时不仅引起系统横摇振动,还会激发设备支撑与基础的偶数阶模态,导致隔振效果变差。隔振器相对设备支撑中心或基础中心不对称布置会激发基础偶数阶模态,且前者还会导致垂向-横摇耦合振动。分析的结果对于弹性基础隔振效果的改善有参考价值。     

具有参数摄动的复杂柔性耦合隔振系统建模

针对目前复杂柔性隔振系统的数学模型与实际隔振系统之间存在的差异，将阻抗/导纳方法和矩阵传递法相结合，建立包括被隔离设备、多个电磁式主被动一体隔振器和柔性基础在内的复杂柔性耦合系统的状态空间模型。将相对于名义模型中隔振系统参数的变化量以虚拟回路增益的方式引入模型，建立具有参数摄动的隔振系统数学模型。在此基础上，通过矩阵变换的形式，推导出反映模态频率不确定的参数摄动的隔振系统模型，直观反映系统模态阻尼和模态频率的变化，为下一步复杂柔性耦合隔振系统的鲁棒控制器的设计提供依据。     

基于PC的刚～柔耦合隔振系统功率流测试仪器

针对刚性设备～柔性基础组成的耦合隔振系统 ,本文提出了一种信噪比较高的功率流测试方案 ;利用C语言和Matlab工具箱开发了一套基于PC的功率流测试仪器 ,并已成功应用于—浮筏模型上。     

复杂机械系统的隔振性能评估研究

针对工程中的柔性安装问题，以广义浮筏隔振系统为例，采用子结构导纳分析法，研究了复杂机械系统的动态传递特性，从功率流的观点对复杂机械系统的隔振效果评估问题进行了研究，验证了功率流传递率在评估系统隔振性能方面的有效性。     

具有非线性减振器的弹性双层隔振系统建模

运用多体动力学理论、动态子结构方法,同时考虑中间质量弹性和隔振器刚度与阻尼非线性,建立一个弹性双层隔振系统动力学新模型。对所建模型进行编程计算,求出其在冲击激励下响应,并与有限元计算结果比较分析,验证所建力学模型正确性与合理性,在此基础上进一步分析中间质量弹性和非线性隔振器对双层隔振系统冲击响应影响。     

柔性隔振系统功率流特性及最优化控制策略

针对实际工程中力和力矩复杂激励下柔性耦全系统的隔振问题，综合考虑弹簧的纵向和横向刚度，运用导纳矩阵法推导了主动控制力下系统的动态传递方程。分析了力的对称性及弹簧刚度对传递到基础的功率流的影响，探讨了最优化控制的效果。     

舰用主动柔性耦合隔振系统建模研究

针对目前复杂柔性隔振系统建模方法的局限性,提出了一种将阻抗/导纳方法和矩阵传递法相结合的、适用于实际工程控制应用的新方法,建立了包括被隔离设备、多个电磁式主被动一体隔振器和柔性基础在内的复杂柔性耦合系统的数学模型,并通过有限元方法对建模方法进行了验证,结果证明了该方法的正确性。     

多自由度非线性隔振系统建模及其非共振响应

非线性因素会对系统解耦产生影响,因此工程实际中的非线性隔振系统一般为多自由度系统,同时,船舶机械隔振系统的基座应视为具有一定机械阻抗的弹性体。基于上述考虑,对船舶机械非线性隔振系统进行了建模,并特别讨论了非线性项的表达式。通过分析非线性因素与系统解耦之间的关系,使得系统得以简化的同时,保留了系统主要的动力学特性。还应用多尺度法对该类型非线性隔振系统在其主要工作状态——非共振状态下的动态响应进行了分析,并通过数值计算验证了多尺度法得出的一阶近似解的有效性以及非线性因素对系统的影响。     

压电耦合板主动控制及稳定性分析

本文研究压电耦合板的主动控制及稳定性。压电耦合板在采用作为传感器和驱动器的压电片之间的速度负反馈时 ,能增大系统的阻尼性能。本文以闭环控制系统方法的特征值分析为基础 ,分析研究了其稳定性。研究表明主动控制在增加系统阻尼性能的同时 ,亦可能导致系统出现不稳定现象。文中指出当仅有对点之间的负反馈时 ,系统是渐近稳定的 ;当负反馈增益矩阵呈非对称或对称但非正定时 ,系统可能出现非稳定。文中以算例进一步给予证实。     

弹性支座对桥梁车致振动的隔振效果研究

为探讨列车高速通过桥梁时传递到桥墩的振动受弹性支座的影响,建立了12个自由度的弹簧-阻尼单元模拟支座,嵌入到车-线-桥耦合振动分析模型中。以高速铁路上典型的32 m混凝土双线简支梁桥为研究对象,采用包含支座单元的车-线-桥耦合振动分析程序进行仿真计算。结果表明：车辆的轮重减载率和竖向振动加速度受支座竖向刚度的影响很小;支座竖向刚度降低,桥梁响应中的静力成分逐渐增大,动力成分则先逐渐减小,再逐渐增大;采用弹性支座,墩顶全频域内的减振效果主要取决于优势频段20Hz~80Hz频率范围的振动衰减量;弹性支座隔振系统的自振频率为10Hz~20Hz,能够吸收中高频振动,放大自身频率范围振动,反映出弹性支座在中、高频段具有很好的隔振性能。     

基于现代优化方法的气动弹性建模与设计技术

通过六种在工程设计上应用的实例,阐述国内飞机设计单位当前在飞机设计的各个阶段,利用现代优化技术所开展的气动弹性优化工作。内容涵盖机翼、尾翼、全机、常规金属结构、复合材料结构气动弹性优化建模和优化设计方面的问题;涉及飞机初步设计、详细设计和改型设计等多个阶段。应用结果表明:使用作者提出的基于遗传/敏度混合优化方法的现代优化技术,可以很好地解决现代飞机设计各个阶段的气动弹性建模和结构优化问题,达到提高设计效率、提升设计水平的效果。     

不平衡转子系统弯扭耦合振动的特征信息提取与应用

转子系统振动特征信息的研究有利于深入地进行转子系统的结构设计分析和运行状态监测。以水平放置的Jeffcott转子为研究对象，建立了不平衡转子系统的弯扭耦合振动的非线性运动动力学方程，采用Fourier变换进行不平衡转子系统的弯扭耦合振动分析，能够有效地获取不平衡转子系统弯扭耦合振动特征信息。针对DH-63空气透平压缩机高速转子的异常振动，理论计算与测试分析提取的特征参数表明高速转子存在不平衡弯扭耦合振动，指导维修成功地解决了异常振动问题。     

声场-结构耦合系统灵敏度分析及优化设计研究

给出了低频声－结构耦合系统的有限元方程，并在此基础上提出声一结构耦合系统的包含尺寸和形状设计变量的优化设计模型，建立基于灵敏度分析求解的优化设计方法，重点推导了耦合系统的特征频率和声压级响应关于设计变量的灵敏度方程。在JIFEX软件中实现上述理论和算法，并通过灵敏度比较和优化设计的数值算例，进一步说明该研究方法对声结构耦合系统的工程设计具有实用意义。     

THE ROLE OF EVOLUTIONARY AND ADAPTIVE SEARCH DURING WHOLE SYSTEM,CONSTRAINED AND DETAILED DESIGN OPTIMIZATION

The paper introduces various strategies which incorporate evolutionary and adaptive search techniques. These strategies incorporate genetic algorithms (GA) and ant colony models combined within co-operating frameworks that provide a capability for decision support and optimization during whole system design and constraint satisfaction/ constrained optimization during the engineering design process. The objective during whole system design is to determine an optimum initial configuration for large engineering systems. Strategies for the efficient integration of evolutionary techniques with detailed design are also introduced. Each of these areas presents specific problems to the evolutionary/adaptive search processes and the overall objective here is to identify the main areas of difficulty and provide solutions that will lead to successful integration. The paper illustrates the flexibility and utility of the various techniques when applied across the various stages of the design process, i.e. from providing decision support during the high-risk stages of preliminary design to the identification of definitive optimal solutions during the more deterministic stages of detailed design.     

非线性油膜力作用下叶片-转子-轴承系统弯扭耦合振动特性研究

建立了叶片-转子-轴承系统模型,并分析了考虑非线性油膜力作用下系统的弯扭耦合运动。为了考虑叶片弯曲变形的影响,将叶片模化为悬臂梁结构,利用假设模态法进行离散求解,通过Lagrange方法建立系统的运动方程,运用Runge-Kutta法对所得动力学方程进行数值求解,最终通过对分岔图、三维谱图、相图和Poincaré映射的分析,得到了叶片-转子-轴承系统中蕴含的各种复杂非线性动力学行为。通过与不考虑叶片的转子-轴承系统进行比较,指出叶片的弯曲振动使系统的不稳定区域提前,并在某些转速下激起系统的混沌运动。     

基于并行混沌和复合形法的桁架结构形状优化

针对多工况下受应力、位移和局部稳定性约束的桁架形状优化问题,提出了基于并行混沌优化算法和复合形法的混合优化算法。该算法综合利用了并行混沌的全局搜索能力,复合形法的快速局部搜索能力和混沌细搜索。首先,利用并行混沌优化算法快速搜索到全局最优解附近,然后应用改进复合形法以并行混沌的优化解为初始复形进行搜索,提高了最优解的搜索速度,最后应用混沌细搜索策略提高最优解的精度。两个典型数值算例验证了该混合优化方法对桁架形状优化问题的有效性和稳定性。