基于离散单元法颗粒阻尼的耗能研究

提出了用于颗粒阻尼耗能研究的新算法,建立了颗粒阻尼软球耗能模型,并通过研究颗粒层之间的滑移和竖直压力来计算颗粒层之间的耗能情况,通过迭代法得到颗粒阻尼中摩擦耗能情况,并由此推导出颗粒阻尼摩擦耗能的理论计算公式。在简谐激励条件下,对圆柱形钢制容器内的颗粒体耗能情况进行测试,系统地研究了颗粒层深度对阻尼性能的影响,试验结果对理论计算给予了有效验证,同时得出随着颗粒填充高度的增加,阻尼效果明显加强。     

转子系统模态阻尼测定的相位匹配法

模态阻尼是转子系统达到每一阶模态振型时所表现出来的一种系统阻尼,是研究转子系统动力学特性的一个重要参数。在分析模态阻尼传统测量法——半功率法缺点的基础上,提出了一种新的模态阻尼测量方法——相位匹配法。相位匹配法的原理是：建立目标函数,利用数值计算,对试验获得的相位随转速变化的数据进行最小距离估计,从而确定出转子振动系统的阻尼系数。在转子试验器上进行了试验研究,测得了系统的模态阻尼系数,其大小与半功率法测量结果接近。理论分析和试验结果表明,相对于半功率法,相位匹配法具有安全性高、稳定性强的优点。     

湿模态管道振动特性研究

本文采用数值模拟法计算不同长度、不同固定方式的管道在空气中和在水中的振动频率和振型.采用锤击试验法验证了在数值模拟方法下得到的管道自由态和单端固支状态下的固有频率值.对比模拟分析与实验结果,得出各阶共振频率差都小于6％,在误差在允许范围内,验证了理论分析结果可靠.采用Block Lanczos模态提取方法得到了传热管的前12阶模态振型图和固有频率.最后以L=1000mm的模型为例,分析了约束、管外流体阻尼对管道振动特性的影响.结果 表明:约束状态、管外流体阻尼对管道的固有频率及振幅都有较大的影响,管道的频率大小与其自身长度有关,自身长度越短,管道的振动频率越高.     

大范围转动弹性梁非线性动力学建模与摄动解耦

计及弹性梁大范围转动与弹性小变形之间的耦合作用,应用假设模态法进行坐标离散,采用Galerkin法和Hamilton原理建立弹性梁刚柔耦合非线性动力学模型;依据摄动理论构建正则摄动式,进而完成弹性梁非线性动力学的摄动解耦,在此基础上深入解析了摄动解耦误差及有效时间序列与阻尼系数的耦合关系。研究结果表明:在有效时间序列内摄动解耦精度较高,可通过简单增加摄动级数来进一步提高精度,避免了数值类方法存在的大量计算。     

小尺度磁敏弹性体支座的结构设计及性能分析

传统被动支座受自身材料和结构性能限制,无法通过调节结构参数来抵抗大冲击振动力的破坏,其抗冲与耗能能力有限。将模量、阻尼损耗因子可调的磁敏弹性体引入到支座结构设计中,从抗冲防振的力学性能需求出发,兼顾考虑其机械和磁学性能,基于相似理论提出了剪切模式下的小尺度磁敏弹性体支座结构设计方法,利用Maxwell有限元软件对其磁路进行仿真优化,根据理论公式计算了刚度,并加工出小尺度支座样机,通过MTS测试机对其性能进行测试。结果表明,在外加可控激励电流条件下,磁敏弹性体支座的最大横向刚度和最大横向阻尼分别增加了43.9%、77.5%,理论刚度值与试验刚度值吻合较好,可望按该方法设计出支座来提高结构系统的抗冲隔振和耗能能力。     

颗粒阻尼器近似理论模型研究

颗粒阻尼由于其独有的优势特点,得到了国内外学者的广泛关注。然而尽管目前对于颗粒阻尼的研究很多,但大多集中在试验和仿真两方面。颗粒阻尼的高度非线性特性,使得很难从理论上对其进行定量分析研究,这也在一定程度上限制了颗粒阻尼技术的发展。针对这一问题,提出一种非线性颗粒阻尼器的线性等效方式,此等效方式能够在给定的振动环境下充分体现颗粒阻尼的耗能特点。将其应用于颗粒阻尼动力吸振器的模型简化,并与试验结果进行对比,发现理论模型计算的频响函数曲线与试验测得的数据吻合程度较高,由此证明了理论模型的准确性;研究还发现振动加速度是影响颗粒阻尼器耗能特性的主要因素,其对于颗粒阻尼器等效模型的三个主要参数均有不同程度的影响,且这些参数随振动加速度有效值的变化规律与通过试验和仿真得到的结论相一致,其中人们最为关心的等效黏性阻尼系数,其随振动加速度的变化符合Gamma分布。     

金属橡胶复合叠层耗能器试验研究

设计了金属橡胶复合叠层耗能器,并进行了试验研究。试验结果表明,复合叠层耗能器的振动特性与振幅和频率有关,是一个具有多种阻尼成分的复杂的非线性迟滞系统,其性能优于橡胶耗能器。试验研究为复合叠层耗能器的优化设计及实际工程应用提供了大量的试验依据。     

大跨越输电线路Beta阻尼线消振特性试验研究

准确掌握Beta阻尼线的消振特性是大跨越输电线路微风防振设计的关键问题。基于阻尼线微风振动特点,推导了Beta阻尼线谐振频率与其花边长度的计算公式,分析了阻尼线花边长度的合理取值范围,并结合IEEE输电导线振动测试指南,设计制作了大跨越输电线路Beta阻尼线的消振特性试验模型,研究了Beta阻尼线花边长度、数量以及花边弧垂对大跨越输电导线微风振动的影响规律。结果表明：Beta阻尼线花边长度与谐振频率、质量和材料抗弯刚度密切相关,花边长度不宜过长;阻尼线花边长度对输电导线的微风振动影响较大,花边长度不同,不同激振频率时的消振效果也不同,多花边组合的阻尼线相比于单花边阻尼线的防振频段更宽,防振效果更加;Beta阻尼线花边弧垂对输电导线微风振动影响较小。     

阻尼合金非线性本构关系及其在弹性机构动力学中的应用

对所开发的阻尼合金材料,测量其在不同力幅脉冲激励下的响应,发现其损耗因子随着应变值的上升而增大。在对多种拟合模型比较基础上,选取二次曲线函数描述该阻尼合金的比阻尼能力随应变的变化规律。将所得变化规律与等效粘性阻尼理论相结合,给出了一种依赖于应变和频率的非线性阻尼本构关系式。根据变形体虚功原理,导出了包含该非线性阻尼关系的弹性连杆机构系统运动微分方程。将状态变量法与Pade逼近法相结合,给出了一种求解该复杂非线性系统的数值算法。数值计算与试验结果吻合,表明了所提理论方法的正确性和有效性。     

敷设阻尼薄板隔声性能的测试与计算分析

首先,采用脉冲响应衰减法测试了敷设阻尼薄板的阻尼损耗因子,分析了阻尼敷设比例及薄板的悬挂状态对薄板阻尼损耗因子的影响;其次,在混响-全消室中测试了敷设阻尼薄板的隔声量,比较了不同阻尼敷设比例薄板的测试结果;最后,建立了敷设阻尼薄板隔声量计算分析模型,隔声量计算值与试验值吻合较好,验证了计算模型的有效性。研究了敷设阻尼材料厚度与敷设比例对薄板结构隔声性能的影响,综合考虑轻量化和隔声性能,分析了阻尼材料厚度与敷设比例对薄板降噪效率的影响,并以降噪效率最大为目标进行了薄板隔声特性的优化。     

多层波纹钢板转子阻尼器能量耗散系数计算方法

多层波纹钢板转子阻尼器是利用干摩擦原理实现转子阻尼减振的支撑零件。这种阻尼器能在高低温等恶劣环境下工作,同时阻尼特性受转子偏心影响小,可以通过改变阻尼器钢板的厚度提高阻尼器的能量耗散性能。在有限元法和摩擦学原理的基础上进行理论分析,根据多层波纹钢板转子阻尼器的能量耗散分布,提出多层钢板阻尼器的能量耗散系数的计算方法。该方法首先通过有限元分析获得接触应力,然后采用Mindlin接触模型推导出两层干摩擦接触表面摩擦耗能的计算公式,最后得出转子阻尼器整体的能量耗散系数。试验证明了该计算方法是正确可行的,具有较高计算精度。     

基于能量法的充气减振器开阀与畸变特性试验研究

通过研究减振器开阀与畸变特性机理,提出了示功总能量、示功能量比两个减振器能量耗散评价指标。利用LabVIEW平台实现减振器能量特性软件编程,将减振器试件充入不同压力气体,并施加不同速度的激励,得到不同充气压力下的减振器能量特性曲线,利用减振器能量耗散评价指标,分析开阀与畸变特性。结果表明:减振器开阀和畸变影响减振器能量曲线梯度,在一定范围内,随充气压力的增加减振器抗畸变能力增强。     

双面TiNi形状记忆合金环阻尼器的振动响应特性

应用两组奥氏体态TiNi合金环作为耗能元件设计了一种新型阻尼器。介绍了该阻尼器的结构特点及工作原理,利用振动台试验测试了合金环层数、纵向预变形及载荷对该阻尼器的振动响应特性的影响。研究结果表明,该阻尼器具有较复杂的振动响应变化规律,不同于单自由度系统,在低频段(0~10Hz),振动过程传递率始终小于1,即始终处于隔振区,表明此时该阻尼器具有优良的减振能力;同时增加合金环层数和纵向预变形可有效改善其减振效果。     

The vibration performance experiment of Tuned Liquid damper and Tuned Liquid Column damper

Tuned Liquid damper and Tuned Liquid Column are kind of passive mechanical damper which relies on the sloshing of liquid in a rigid tank for suppressing structural vibrations. TLD and TLCD are attributable to several potential advantages —low costs; easy to install in existing structures; effective even for small-amplitude vibrations. In this paper, the shaking table experiments were conducted to investigate the characteristics of water sloshing motion in TLD (rectangular, circular) and TLCD. The parameter obtained from the experiments were wave height, base shear force and energy dissipation. The shaking table experiments show that the liquid sloshing relies on amplitude of shaking table and frequency of tank. The TLCD was more effective control vibration than TLD.     

Modelling of viscoelastic damper support for reduction in low frequency residual vibration in machine tools

Residual vibrations deteriorate the accuracy and productivity of precision machine tools. Rocking vibration is excited by feed motion. Rocking vibration is the mode in which the entire machine vibrates and is the main source of residual vibrations at low frequencies. The characteristics of rocking vibration are influenced by the characteristics of the machine support structure. Thus, it is necessary to increase the damping of the machine support structure to reduce the residual vibrations caused by rocking vibration. In addition, it is important for machine tools to be stiff to reduce vibrations caused by the acceleration of feed drives. Conventional passive damper supports decrease the stiffness of a machine support structure while increasing the damping. Consequently, a passive viscoelastic damper system is developed to increase support damping without decreasing stiffness by focusing on the horizontal component of rocking vibration. However, the proposed damper damping capacity has a magnitude dependency. This makes it difficult to quantitatively determine the damper area in machine tools to reduce rocking vibrations to the required level. In this study, the developed damper is modeled using a viscoelastic four element model. Because of the nonlinearity of the model, an iterative time domain calculation method is introduced for the simulation. This method enables us to quantitatively estimate the effect of the damper on the machine tool. Based on the model proposed in this study, the proposed damper system can be applied to various machine tools to reduce the residual vibration without adjusting the damper area on the machine tool by a trial and error method.     

新型弧面摩擦阻尼器力学性能研究

为克服传统摩擦阻尼器自适应能力差及耗能能力低的缺点,提出了一种新型弧面摩擦阻尼器,该阻尼器的结构特征在于其摩擦板和滑块的滑移面均为弧形,两滑块之间装有压缩橡胶,阻尼器通过摩擦板与滑块之间的移动产生摩擦力实现耗能。建立了阻尼器的机理模型,并采用数值模型验证了机理模型的合理性,分析了加载频率和橡胶弹簧初始压缩量对阻尼器滞回阻尼特性的影响规律。研究结果表明：该新型阻尼器具有马鞍形滞回曲线,其摩擦力具有位移随变性;该阻尼器的耗能能力比传统摩擦阻尼器强,耗能能力最多提高了23.84%;其力学性能与加载频率相关性较小,而橡胶弹簧预紧力越大,阻尼器的滞回耗能能力越强。     

非线性自适应隔离器数值仿真研究

利用MATLAB软件中的Simulink模块,对由钢丝绳减振器和磁流变阻尼器并联组合而成的非线性自适应隔离器进行数值仿真研究,结合频谱分析方法,得到了隔振系统的频率响应特性,为解决非线性振动问题提供了一种新的方法。     

自适应隔离器系统抗冲击特性研究

基于将传统减振元件与智能元件并联的思想,应用现有减振元件钢丝绳弹簧和智能出力元件磁流变阻尼器设计动力学特性智能可控的自适应隔离器,可以同时解决中低频减振和高频抗冲击的问题.对该系统竖直方向上的抗冲击特性进行数值仿真和物理实验研究; 结果表明,自适应隔离器系统具有良好的抗冲击特性,尤其是在冲击载荷较强,系统会发生二次碰撞时,系统的抗冲击效果明显优于传统减振元件.     

带气膜阻尼悬臂平板的振动特性研究

针对航空发动机叶片振动疲劳损伤问题,建立了带振动能量耗散机制的气膜阻尼理论模型.将气膜内气体的流动分别等效为牛顿流体的流动和泊肃叶流体的流动,推导出气膜阻尼结构的阻尼比方程,研究了带气膜阻尼悬臂平板的振动特性.目的是为航空发动机风扇叶片气膜阻尼的结构设计提供理论依据和技术支撑.结果表明:泊肃叶流体能够考虑更多的振动能量...