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。     

被动式恒力缓冲装置的设计与性能研究

船舶设备遭受强冲击作用时,能够承受的加速度和相对位移幅值都很小,采用隔振器和限位器均不能满足抗冲击要求,此时需要特殊的缓冲元件来存储、吸收大量的冲击能量。基于最优抗冲理论,设计一种被动式恒力缓冲装置,推导了凸轮滑轨机构受力与弹簧变形之间的关系,在此基础上分析了橡胶垫等效线性刚度、阻尼比对恒力缓冲装置缓冲性能的影响,并与等效线性刚度系统进行了对比。研究结果表明,与等效线性刚度系统相比,该装置明显降低被隔离设备的绝对加速度幅值和相对位移幅值,具有良好的抗冲击性能。研究结论为恒力缓冲装置的设计和应用提供一定的参考。     

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。     

基座刚度对设备隔振器限位引起的二次冲击影响特性研究

隔振器作为舰用设备抗冲击的重要防护手段被广泛应用,而带有限位功能的隔振器在特定情况下所产生的二次冲击问题也是目前抗冲击设计所关注的主要问题之一。带有限位功能的隔振器可能会产生二次冲击效应,因此合理选择限位器刚度及设置限位位移,以确保冲击响应允许的条件下合理选择两种参数。同时,在研究设备抗冲击性能时是否考虑设备安装基座刚度,对设备抗冲击研究结果影响较大。以单自由度和双自由度无阻尼系统为研究对象,基于分段函数研究的方法,分析基座刚度对冲击响应的影响及不同限位器刚度及限位距离对冲击响应的影响,提供更为准确选择限位隔振器的依据。     

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。     

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。     

冲击激励下含限位器的气囊-船用旋转机械系统的动力学特性分析

主要研究了冲击激励下含限位器的气囊-旋转机械系统的动力学特性。首先,考虑了轴承的非线性油膜力和转子的不平衡力等因素,建立了在冲击激励下气囊-旋转机械系统的非线性动力学模型;然后,采用数值模拟的方法分析了冲击激励下,限位器对气囊-旋转机械系统动力学特性的影响,讨论了在限位器不同刚度比、安装间隙、阻尼比等参数下气囊-旋转机械系统的动力学响应。结果表明:限位器的刚度和安装间隙对冲击激励下系统的最大相对位移和绝对加速度有较大影响,而阻尼对其影响会随着刚度比的增大而减小。     

Ruzicka隔振器在冲击隔离中的特性和作用

传统的隔振器是在保证隔振效果的前提下再考虑抗冲击问题,所以一般刚度较小,冲击隔离率虽高,却容易造成较大的相对位移,而在附加限位器后,由于刚度突变,又容易引起二次冲击。建立Ruzicka抗冲系统模型,在能量守恒定律的前提下,得到传统的及Ruzicka抗冲系统的缓冲系数。结果表明,在某些参数域内,Ruzicka隔振器具有更优的抗冲性能。文中对Ruzicka抗冲系统进行无量钢化,以基础加速度半正弦波作为冲击输入,计算系统在不同参数条件下的冲击响应,得到具有较高抗冲击性能的参数域。冲击响应的计算也表明了在传统抗冲系统严重失效的情况下,Ruzicka隔振器仍然将被隔离设备的最大加速度和相对位移限制在允许的范围内。     

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。     

斜支承弹簧系统跌落冲击响应及影响因素分析

以斜支承弹簧系统为研究对象,建立了跌落冲击条件下系统无量纲非线性动力学方程。利用龙格-库塔数值分析方法求解动力学方程,讨论了无量纲跌落冲击速度、系统支承角及阻尼等对系统响应的影响。研究表明,随着无量纲跌落冲击速度的增加,系统位移响应峰值和加速度响应峰值增加;随着支承角的减小,位移响应峰值增大,加速度响应峰值减小;阻尼对系统响应影响显著,对系统加速度峰值影响存在最佳阻尼比,最佳阻尼比随系统支承角减小而减小。通过适当地选取阻尼比及支承角可有效地改善系统的抗冲击能力。     

粘性阻尼在软特性刚度隔冲系统中的作用研究

长期以来,一直认为对于持续时间很短的(毫秒范围内)的冲击,阻尼对最大的结构响应没有显著的影响,因此隔冲系统通常都只是从刚度上进行设计。随着磁流变/电流变阻尼器等的出现,在冲击隔离中使用阻尼或半主动阻尼逐渐成为研究的热点。但主要集中在地震防护等冲击持续时间较长或只关心相对位移幅值的应用中。而对于舰船设备这类,遭受持续时间很短(十毫秒量级)的冲击,但又对冲击隔离效率和相对位移幅值都有严格要求的冲击隔离问题,这方面的研究很少,通过对粘性阻尼在软特性刚度隔冲系统中的作用的研究,表明阻尼可以改善软特性刚度隔冲系统的隔冲性能,但是,随着刚度的软特性的增强,阻尼对隔冲性能的提升作用随之下降。     

基于低频振子与傅里叶变换相结合的低频冲击响应谱修正方法

舰载设备抗冲击试验中的冲击环境通常由加速度信号计算得到的冲击响应谱表征。原始加速度信号含有趋势项误差,导致冲击响应谱低频段谱线严重失真。基于冲击响应谱与傅里叶变换幅值谱数值等价关系,提出一种低频振子等位移线结合傅里叶变换的修正方法,并利用冲击试验机进行验证试验。研究结果表明,应用此修正方法可将冲击响应谱低频段谱线斜率由-3.245 dB/oct提高到5.631 6 dB/oct,同时对中高频段谱线影响极小,能够更为准确的反映舰载设备抗冲击试验中的冲击环境,对于指导舰载设备抗冲击能力的校核工作具有一定的应用价值。     

粘性阻尼在硬特性刚度隔冲系统中的作用

长期以来,一直认为对于持续时间很短的(毫秒范围内)的冲击,阻尼对最大的结构响应没有显著的影响,因此隔冲系统通常都只是从刚度上进行设计.随着磁流变/电流变阻尼器等的出现,在冲击隔离中使用阻尼或半主动阻尼逐渐成为研究的热点.但主要集中在地震防护等冲击持续时间较长或只关心相对位移幅值的应用中.而对于舰船设备这类,遭受持续时间很短(十毫秒量级)的冲击,但又对冲击隔离效率和相对位移幅值都有严格要求的冲击隔离问题,这方面的研究很少,通过对粘性阻尼在硬特性刚度隔冲系统中的作用的研究,表明阻尼可以明显改善隔冲系统的隔冲性能,同时也发现刚度的硬特性的增强可以提升阻尼在冲击隔离中的作用.     

可控阻尼半主动冲击隔离技术研究

传统的冲击隔离系统通常都只是从刚度上进行设计，因此在提供较高冲击隔离效率的同时，往往带来很大的相对位移。针对那些遭受持续时间很短的冲击，但又对冲击隔离效率和相对位移有严格限制的冲击隔离问题，提出了可控阻尼的半主动冲击隔离技术。在不遭受冲击时该半主动冲击隔离系统工作于最小阻尼状态，不影响隔振性能。在遭受冲击时，通过分两个阶段的半主动控制策略控制阻尼比的变化，可以自动地在保证冲击隔离效率的前提下，使用尽可能大的阻尼比，从而大幅降低相对位移幅值。仿真研究表明该可控阻尼半主动冲击隔离技术可以取得优异的冲击隔离性能。     

悬挂式缓冲系统易损件冲击响应特性

目的以考虑易损件的悬挂系统为对象,研究跌落冲击条件下易损件响应规律。方法建立系统无量纲动力学模型,利用四阶龙格库塔法分析易损件的位移和加速度响应。讨论系统悬挂角、频率比、阻尼比和无量纲冲击速度等参数对易损件位移、加速度响应的影响。结果系统的悬挂角、频率比以及主体与基础连接处的阻尼对易损件响应影响显著,随着系统悬挂角的增加,易损件加速度响应幅值增加,位移响应幅值减少,响应周期缩短。增加频率比可有效抑制易损件响应幅值。结论在跌落冲击条件下,悬挂系统的设计应选择适当的悬挂角、频率比等相关参数,以满足产品防护的需要。     

八连杆抗冲击隔离器设计与性能分析

为提高惯性导航设备的抗冲击能力,设计了一种八杆并联的抗冲击隔离器,能够大幅度降低来源于任意方向的冲击载荷。该结构具有隔冲杆组利用率高、隔冲效果好的特点。分析其横、纵向隔冲原理,得出该结构横、纵向刚度一致,其杆组与冲击方向的夹角范围更小,载荷分配更均匀;首先,通过螺旋理论计算整体结构的空间自由度,证得八连杆抗冲击隔离器结构合理;在此基础上,利用ADAMS仿真软件对比了六、八连杆结构的水平向抗冲击性能,得出八连杆抗冲击隔离器的隔离效果更显著;接下来,讨论了冲击载荷及阻尼参数对隔离器的影响,并计算了被隔离设备在垂向、横向冲击载荷下的加速度响应;最后对隔离器进行垂向及横向冲击试验,对比并分析响应结果,得出该隔离器的垂、横、纵向隔离效果满足抗冲击要求。     

粘弹性支座RC梁在低速冲击下的动力响应计算

给出了基于Hertz接触理论的冲击体与梁结构之间的局部接触力-接触变形关系。根据弯曲理论,建立了具有粘弹性支座钢筋混凝土梁在低速冲击作用下的弹塑性动力响应计算方法,并通过算例分析了冲击速度、支座刚度和支座阻尼对动力响应的影响。分析发现:梁的总位移随冲击速度增大而增大,当冲击速度足够大时梁将出现塑性变形。支座条件对梁的动力响应有较大影响,梁的总位移最大值随支座刚度增大而减小,而相对位移最大值随支座刚度增大而增大,振动频率随支座刚度增大而明显增大;梁的总位移最大值随支座阻尼增大而减小,相对位移最大值随支座阻尼变化不明显,位移幅值衰减值随支座阻尼增大而增大,但振动频率不受支座阻尼影响。结果表明:采用粘弹性支座既能减小钢筋混凝土梁的相对位移幅值,又能加速梁的位移幅值衰减,提高了梁结构的抗冲击能力。     

半正弦波脉冲激励下斜支承系统冲击特性

以斜支承弹簧系统为研究对象,考虑半正弦波脉冲激励,建立系统几何非线性冲击动力学方程。以系统响应加速度峰值与脉冲激励幅值之比为描述系统的响应指标,系统支承角及无量纲脉冲时间为变量,构建系统三维冲击谱。利用四阶龙格-库塔数值积分讨论系统支承角、无量纲脉冲激励时间、无量纲脉冲激励幅值以及系统阻尼等对系统响应的影响。研究表明,系统响应对脉冲激励时间存在敏感区域,控制系统的刚度可避开敏感区;系统支承角对响应影响较大,随支承角的减小,系统响应峰值敏感区域变大;随脉冲激励幅值增加系统响应峰值波动加剧,且敏感区域变大;增加系统阻尼可有效地改善系统抗冲击特性。     

动平台光电设备冲击隔离的工程设计

以减小冲击对光电设备的影响,增加设备的可靠性和使用寿命为目标,详细论述机动平台光电设备冲击隔离的工程设计方法。首先推导冲击隔离公式,基于该公式讨论缓冲器两个主要指标阻尼比、刚度与设备位移、速度、加速度响应的关系;然后给出冲击隔离系统冲击能量消耗的基本公式,讨论冲击能量消耗速度与缓冲器的刚度、阻尼比的关系;最后论述如何确定冲击隔离缓冲器的技术参数,一体考虑冲击、振动隔离时的工程设计方法。     

内部带阻尼格栅的 TLD 减振性能试验研究

采用有色噪声激励的调谐液体阻尼器（TLD）特性振动台试验,对 TLD 液面多点波高信号进行解耦分离,再采用不同识别方法获取液体晃动的模态参数,以含格栅的 TLD 为例研究了格栅稠度比、格栅位置、激励相对幅值对TLD 阻尼性能的影响并和已有的线性化理论值进行比较。结果表明,有色噪声激励下的振动台试验方法能够快速准确地获得 TLD 减振性能参数;信号解耦分离方法、参数识别方法具有较高可靠性。在 TLD 内设置阻尼格栅能够不改变 TLD 频率、增大 TLD 阻尼比,且阻尼比分别随稠度比、相对激励幅值增加而增大,格栅的设置能够增加TLD 高阶模态阻尼比,进而有助于抑制非线性响应。