多段式拖曳系统随机振动传递隔振模拟

为了研究多段式拖曳系统的隔振与频谱传递特征,建立了用于模拟随机振动的多段式拖曳集中参数法,在数值验证的基础上,利用波谱产生了母船拖曳端的随机振动,计算比较了多段式拖曳系统的运动响应频谱特征,结果显示增加缆段中拖曳体的附加质量系数可起到降低频谱能量起到更好的隔振效应,在传统二段式基础上继续增加缆段和拖曳体的数量同样可起到更好的隔振效应,降低高频振动传递,但仍存在长周期的运动传递效应。     

考虑瞬态响应的薄板结构阻尼材料层拓扑优化

讨论了敷设阻尼材料的薄板结构考虑瞬态响应时阻尼材料层的最优布局问题。基于SIMP方法构造人工阻尼材料惩罚模型和结构拓扑优化模型,以阻尼材料的相对密度作为设计变量,在给定阻尼材料用量的条件下,最小化结构瞬态位移响应的时间积分。由于结构整体呈现非比例阻尼特性,采用逐步积分法对结构的振动方程进行求解。通过伴随变量法得到目标函数对设计变量的灵敏度表达式,在此基础上采用基于梯度的移动渐近线方法求解。数值算例验证了优化模型与算法的合理性和有效性。     

圆柱壳振动控制中约束阻尼拓扑优化研究

基于RAMP(Rational Approximation of Material Properties)插值模型密度法,以结构模态损耗因子倒数最小化为优化目标、阻尼结构体积为约束条件、约束阻尼单元相对密度为设计变量,建立约束阻尼结构拓扑优化模型。基于优化准则法推导设计变量更新准则,结合有限元法编写约束阻尼材料拓扑优化程序,对圆柱壳在振动控制中约束阻尼结构进行拓扑优化分析。结果表明,基于优化准则的振动拓扑优化方法所需迭代次数少,能有效减少结构的振动响应。从而验证设计方法的有效性。     

振动波分离引起的能量耗散性能分析

通过在结构上附加阻尼弹簧支撑,利用非经典阻尼引起的模态复化效应使系统产生振动局部化现象,研究了简支梁结构在简谐位移激励作用下振动响应的抑制问题。采用波传播法描述结构的位移响应,利用阻尼弹簧支撑限制行进波分量向梁左侧区域的传播,从而实现了行波和驻波的空间分离和振动能量的定向传递。采用振动功率流方法分析了结构中的波形转换、能量储存和流动,确定了振动能量的流动方向。详细研究了阻尼弹簧支撑设计对梁结构振动能量的耗散作用,揭示了行波与驻波分离发生时刻振动能量的传递规律。通过典型算例,充分展示了利用阻尼弹簧支撑抑制结构振动响应的效果。探讨了激励频率、支撑刚度、位置和阻尼系数等参数对振动能量耗散性能的影响,比较了不同设计方案的抑振效果和能量耗散状况。     

基于拓扑优化的压电分流阻尼抑振实验研究

将结构拓扑优化引入压电分流振动抑制中,以压电元件的分布面积为设计变量,压电元件产生的电荷最大化为优化目标,对压电元件的拓扑进行了优化以获得最佳抑振效果。针对悬臂梁结构,得到了对不同的结构模态进行抑制时的压电元件最优拓扑构型。建立了带有压电分流阻尼系统的悬臂梁振动控制实验模型,将压电元件拓扑优化后的压电分流阻尼系统应用于悬臂梁多阶弯曲模态的振动响应抑制实验,并对比分析了带最优拓扑和非优拓扑压电元件的悬臂梁压电分流阻尼抑振效果。结果表明,对压电元件进行拓扑优化可以明显提高压电分流阻尼系统的抑振效果。     

飞机发动机变阻尼变刚度吊挂系统隔振性能的计算分析

为了对发动机吊挂系统的隔振性能进行全面系统的研究,分别在发动机安装节和吊挂连杆模型中添加了Voigt单元,通过调节Voigt单元中的可变阻尼改变安装节或连杆的刚度,构成两种不同的变阻尼变刚度发动机-吊挂-机翼系统,建立其相应的力学模型和动力学方程;通过求解动力学方程,得到系统振动传递率。计算结果表明,合理设计变阻尼变刚度系统,不但能实现对系统共振峰值的抑制,而且能有效的降低非共振区域的振动传递率。     

随机振动下产品包装系统的传递路径数值仿真与实验研究

针对产品内部质量分布不均、材料和结构特性不同,建立产品包装系统模型,通过数值仿真和实验研究产品包装系统的振动传递特性,并探究在限带白噪声谱和ASTM卡车运输谱激励下产品包装系统的振动响应规律。利用状态空间法和MATLAB/Simulink仿真工具对产品包装系统进行随机振动仿真分析,研究缓冲衬垫材料参数对路径的频响传递函数和产品动态响应的影响。研究结果表明：在产品的四条振动传递路径中,刚度和质量分布大的路径上的频响传递函数和质量块的振动响应更大;产品内部的阻尼参数对各路径的频响传递函数和质量块的加速度响应基本无影响;关键元件上的加速度响应大小介于产品各路径上质量块的加速度响应大小之间;较大的缓冲衬垫阻尼有利于降低关键元件上加速度响应功率谱（PSD）的共振峰大小,较大的缓冲衬垫刚度使关键元件响应PSD共振频率和共振峰值均增大。外部激励谱型、系统的振动传递特性和共振频率附近的激励谱能量对缓冲衬垫的减振效果均有影响。仿真分析和实验研究下的产品包装系统的随机响应规律具有一致性。     

电磁轴承振动传递特性研究

通过有限元方法建立转子的仿真模型,结合电磁轴承动态模型获得整个电磁轴承支承转子闭环系统状态方程。基于该状态空间模型,计算转子受外扰力作用时轴承处力传递率频域响应、在外冲击力作用下位移响应及动态力响应,以此考察电磁轴承的振动传递特性,并与滚珠轴承进行对比。计算结果表明,电磁轴承的刚度阻尼等支承特性与滚珠轴承显著不同,其力的传递率频域响应较平缓,无滚珠轴承支承时某些频率附近的突出峰值。在冲击力作用下电磁轴承支承时,转子位移及动态轴承力振动均能较快恢复稳定状态,振动传递明显减小。     

饱和土中摩擦桩竖向振动解析解及应用

采用与频率相关的桩土接触面模型建立了三维轴对称条件下摩擦桩在饱和土中的竖向耦合振动模型,通过势函数分解法和分离变量法求解了饱和土动力固结方程,利用桩土耦合条件得到摩擦桩竖向振动解,对桩周剪应力分布、桩顶的频率和时域响应进行了参数研究.结果表明,桩底支承系数和桩土接触面动刚度对桩土荷载传递有明显影响,频率相关的阻尼系数可...     

局部贴敷阻尼层空间管路有限元建模及贴敷位置优化

为了降低处于服役阶段的航空发动机管路的有害振动,描述了一种在管体表面局部贴敷黏弹性阻尼层对管路进行减振的方法,主要包括阻尼层-空间管路系统动力学有限元建模及阻尼层贴敷位置优化。在建模上,基于ANSYS平台建立了满足寻优算法调用的阻尼层-空间管路参数化有限元模型。同时,整个模型引入了两种阻尼,分别是卡箍的支撑阻尼和黏弹性阻尼层的材料阻尼。在贴敷位置优化方面,创建了以阻尼层贴敷位置为设计变量、以1阶最大共振响应最小为优化目标的优化模型,并给出了采用遗传算法对该优化模型进行求解的流程。最后进行了实例研究,用搭建的贴敷阻尼层空间管路试验系统校验了所创建的阻尼层-空间管路分析模型的合理性。在此基础上,执行了阻尼层位置优化,获得了在可移动范围内使共振响应最小的阻尼层贴敷位置方案,并通过与5种随机方案的数值比较证明了优化结果的合理性。     

考虑流固耦合的大柔性圆柱体涡激振动非线性时域模型

基于流固耦合的涡激升力模型和Morison方程,提出了一个非线性的圆柱体涡激振动时域分析模型。该模型不仅考虑了脉动拖曳力诱发的顺流向涡激振动,而且考虑了横向的流固耦合问题。该模型物理意义清楚,其非线性包括流体阻尼的非线性性质和涡激升力与圆柱体响应的相关性,这些非线性性质是该模型区别于现有涡激振动分析模型的主要特征。分析表明,该模型较好地反映了圆柱体涡激振动的本质,与现有的商业软件吻合较好。     

水下拖曳系统拖曳缆检验方法的探讨

拖曳缆是水下拖体与拖曳平台之间的连接体,为水下拖曳系统的重要组成部分。主要承担电力传输、信号通信以及水下拖体布放、拖曳和回收时拉力的任务。拖曳缆质量的优劣不仅关系到水下拖曳系统是否能正常工作,更关系到水下拖体能否顺利回收的问题。本文系统地介绍了拖曳缆的检验方法及注意事项,希冀对于控制拖曳缆的产品质量有所帮助。     

汽车发动机启停时具有半主动阻尼拉杆的动力总成悬置系统研究EI北大核心CSCD

提出减小汽车发动机启停振动的三种策略。考虑增加悬置系统的阻尼可以有效地减小发动机启停时的振动,设计并开发了一款半主动阻尼拉杆(hydraulic damping strut,HDS);建立包含半主动阻尼拉杆的整车13自由度动力学模型,提出发动机启停时基于动力总成和整车振动的动态响应评价指标和计算方法;基于动力总成悬置系统的设计方法,对半主动阻尼拉杆的安装位置和外通道的孔径进行优化计算;根据力的分担方法,通过对动态响应评价指标的计算,对半主动阻尼拉杆活塞孔径的尺寸和数量进行计算分析。通过试验对比分析在发动机启动及怠速时,不加半主动阻尼拉杆和加半主动阻尼拉杆时座椅导轨的纵向加速度值,验证了发动机启停时半主动阻尼拉杆设计方法的有效性。     

输水管道流固耦合振动数值计算

采用特征线法对输水管道流固耦合振动响应进行数值计算,管道的运动采用4-方程模型描述。研究管道分段时所采用的波速对数值计算结果的影响,以及管道结构阻尼对系统响应的影响。结果表明:采用特征线法求解输水管道系统流固耦合振动响应时,应采用最小波速对管道分段;管道的结构阻尼对系统响应的影响大于液体与管道之间的摩擦阻尼,可以使系统的振动快速衰减。     

中空轴系多模态纵向减振研究

采用阻尼动力吸振器对中空轴系纵向多阶模态进行振动控制,结合子结构综合法和传递矩阵法,建立了多个阻尼动力吸振器-轴系耦合系统的动力学模型,并进行了动力学特性分析。考虑到各阶阻尼动力吸振器间的相互影响,以极小化目标频段范围内轴系位移响应的均方值为目标函数,对各阶阻尼动力吸振器的参数进行了联合优化;针对轴系中空特点,设计了阻尼动力吸振器的具体结构形式,利用有限元仿真对理论计算进行了验证。研究表明:轴系多模态控制时,在多阶阻尼动力吸振器作用下,目标频段范围内的轴系纵向共振峰得到抑制,频响曲线趋于平缓;对多阶吸振器进行联合优化后,吸振器的吸振效果得到进一步提升;提出的多阶吸振器设计方法能为连续系统多模态振动控制提供参考。     

结构阻尼模型及系统时域动响应

振动界对经典的非频变结构阻尼模型一直有种种争议,本文检查了它的前提并指出将该模型推广到系统时域动响应分析时导致的悖论.为了提供结构阻尼系统的时域动响应实用分析方法,文中分别提出了基于响应优势谱成份的粘性阻尼近似模型和基于粘弹性理论的三参数频变结构阻尼模型,它们可逼近结构阻尼缓频变的特性并保证系统的时域动响应具有因果性.     

一种混合式隔振器及其特性研究

为降低隔振系统在共振频率点的振动传递率。隔振器共振频率点阻尼应较大。为减小高频振动传递率，高频段阻尼应较小，被动隔振器阻尼无法满足该要求．提出了一种混合式隔振器，作动器根据隔振器上下点相对位移产生作动力，通过设计作动力对相对位移的传递函数。可实现阻尼随频率变化的要求．在此基础上对其特性进行了仿真研究，结果表明。由此混合隔振器构成的隔振系统在共振频率点和高频段对基础的传递振动都得到降低．     

基于分段解析法的智能弹簧隔振系统基础激励响应分析

建立了基于智能弹簧的无阻尼消极隔振系统模型,将干摩擦引起的非光滑动力系统分段线性化,用接缝法求得系统响应的解析解,并对系统可能存在的粘滑振动响应过程进行了分析。通过数值分析,研究了一组结构参数下,系统在滑移起始频率附近的运动特性随工作频率的变化情况。结果表明,在系统的滑移区域,系统响应曲线有较大的畸变,且具有丰富的运动特性,包含单周期响应、多周期亚谐响应、超谐响应、拟周期响应以及混沌响应;在系统滑移区域外,系统维持粘滞状态,基本弹簧与主动弹簧刚性联接,系统运动状态为多周期与非周期运动;通过调整压电陶瓷作动器的控制电压,智能弹簧隔振系统可实现以刚度和阻尼的组合形式减小振动能量的传递。     

复合阻尼钢板及其应用

现代工业发展是以构件设计轻型高强化、运行高速化和尽可能采用整体加工工艺的构件为特点,其结果势必造成构件的系统阻尼及其内阻下降,从而加剧了机械的振动和噪声.为此,必须开拓一种兼具高强度和高内阻性能的新材料,以通过增大振源系统的内部阻尼,增加固体结构传递途径中的能量损耗和改善声辐射表面的振动响应特性等办法,来达到减振降噪目的.     

基于数值试验的波浪载荷激励船舶振动响应研究

即使未发生砰击振动和显著非线性波激振动,船体由较低频波浪诱导产生的振动响应中依然存在高频振动分量且高频振动衰减缓慢。从单自由度系统简谐激励振动理论入手,指出响应解析解中常被忽略的伴随自由振动项是导致高频振动的一个因素,在系统阻尼较小、自振频率较低时瞬态响应成分短时间内难以衰减,推导了位移、速度、加速度和内力响应中高频成分的占比规律。分析了波浪载荷作用于船体时"时变、场变"的性质,及船舶小阻尼系统的特点,认为伴随自由振动在波浪载荷激励振动响应预报领域中有重要地位,对比时域法和频域法在理论基础上的差异,发现了时域法在处理该问题时的优越性。通过对双体船进行数值仿真,结合海浪资料对该船16个航行工况的振动响应进行预报,结果表明各振动响应中均存在稳态高频分量且占比较高,得出了高频分量与频率比关系的规律性结论,为时域中波激振动的进一步研究提供了思路。