微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台

针对遥感卫星地面微振动实验的复杂要求,设计了一种同时具备微振动模拟与主被动隔振功能的一体化微振动实验平台,并对该平台的主、被动隔振性能以及微振动模拟效果分别进行了仿真分析和实验测试。其中,被动隔振由气浮支撑实现,主动隔振采用主动阻尼方法抑制共振峰,微振动模拟采用基于线性系统频响函数的控制策略。实验结果表明,平台前六阶的模态频率分布均小于10 Hz,被动隔振系统能大幅抑制10～200 Hz频段内的地面微振动;主动隔振能够实现14 dB的隔振系统共振峰衰减效果。微振动模拟功能能够有效产生接近星上的单频和多频真实扰动线谱,在特定频谱的扰动模拟实验中,幅值最大误差为5.9%,在误差允许范围内。该多功能一体化实验平台的各项功能均能满足地面模拟实验需求。     

大功率涡桨发动机隔振系统设计与试验

针对涡桨飞机飞行中发动机振动剧烈的问题,以降低发动机振动向飞机机体的传递为目的,基于橡胶隔振原理设计了一种全尺寸大功率涡桨发动机隔振系统。以刚性边界支撑条件下力的传递率为隔振性能评价准则,设计了涡桨发动机隔振性能试验系统,通过试验方法研究了不同激励对隔振系统隔振性能的影响。试验研究结果表明：发动机在70 Hz处不同峰值载荷的一阶激励,隔振效率达到95%以上;发动机在15~2 000 Hz内不同均方根值的随机激励下,隔振效率达到75%以上;由相位差法测试得到系统的损耗因子大于2.2。可见,该隔振系统具有优良的阻尼性,本研究可为涡桨发动机隔振系统设计与性能验证提供技术支撑。     

一种多层弹性部件轨道系统的动态特性试验研究

为研究多层弹性部件轨道系统的动态特性,提出一种实验室测试方案:首先以锤击法和模态分析为基础,按照实际轨道结构搭建一段25 m长的测试平台,进而在预荷载作用下测试并计算得到轨道系统的固有频率、阻尼比和振动传递率等,最后对比分析道床隔振垫、扣件刚度和预载荷对轨道动态特性影响。结果显示:采用隔振垫能使大于40 Hz的频段具有较好的减振隔振效果,但在小于40 Hz频段会出现较大的振动峰值;随着预载荷增加,20~100 Hz频段的振动传递率急剧增大,并在30 Hz附近形成明显的共振峰值;扣件刚度减小能降低28~100 Hz频段的振动传递率和振动峰值,但同时会增加28 Hz以下频段振动传递率。试验方案和结论为研究减振产品的动态特性和减振效果提供了可靠的试验数据支撑。     

地铁和城铁引起地表振动的测试分析

通过对北京地铁二号线、十三号线沿线特定地段列车通过时引起地面振动的测试分析发现,在列车通过时引起的地表振动中高于10Hz以上的振动信号很容易被土层衰减,而在1~10Hz的振动信号难以衰减,其振动强度是无列车通过时的30~100倍。而且测试发现1~10Hz范围的振动信号在100m范围内传播几乎没有衰减。对于采用"钢弹簧浮置板道床"轨道减震装置路段,地表观测显示在1~10Hz频段上振动信号有一定减弱,但仍超出无列车通过时振动信号的10倍以上。因此,地铁低频振动引起的环境背景地面运动水平的显著提高无疑会对地铁沿线大型精密仪器设备的正常使用带来不利影响。     

基于振幅放大机制的周期钢弹簧浮置板轨道结构低频振动控制

钢弹簧浮置板轨道结构因其具有良好的减隔振性能在城市轨道交通中应用广泛,但对于20 Hz以下的低频振动,尤其是人体敏感频率范围内(4～8 Hz)的隔振效果并不理想。鉴于此,引入振幅放大思想,设计了一种杠杆式隔振器,用于有效提升钢弹簧浮置板轨道在人体敏感频率范围内的隔振效果。基于钢弹簧浮置板轨道结构的周期性特征,采用能量泛函变分法并结合人工弹簧技术建立了配置有杠杆式隔振器的周期性钢弹簧浮置板轨道结构带隙特性分析模型;以带隙特性作为评价指标,从研究振动波传递的角度出发,系统地分析了配置有杠杆式隔振器的钢弹簧浮置板轨道结构中弯曲振动波的传递路径特征,验证了杠杆式隔振器对轨道结构中低频弯曲振动波的调控作用。在此基础上,进一步考虑列车荷载的作用,分析验证了动态轮轨力作用下杠杆式隔振器的低频隔振性能以及对轨道结构动力响应的影响。结果表明：杠杆式隔振器对浮置板轨道的低频弯曲波调控效果明显,由0～9.6 Hz成功调控至4 Hz以下;与普通浮置板轨道相比,4～8 Hz范围内传递至下部基础的力大幅度衰减,最大衰减约20 dB,同时,杠杆式隔振器对轨道结构的振动也有一定的抑制效果。     

基于整体车架模态分析的悬置支架优化设计研究

针对某挖掘机发动机悬置系统振动放大问题,通过采用试验测试和计算机仿真的方法,评估并优化了其隔振性能。分析了对应的加速度频谱及该悬置系统在290 Hz等频段的共振问题,采用整车架模态分析方法实现了故障再现;根据仿真结果,对悬置支架和车架进行了优化设计,并对该优化方案进行了试验验证。研究结果表明:有问题的悬置3点振动传递率得到优化,达到了减振目标;悬置2点传递率出现略有升高的情况,而该位置的振动加速度峰值在优化后得到大幅降低;传递率升高是整体加速度略有增加引起的。     

用于原子干涉重力仪的隔振平台模型辨识及验证

负刚度隔振平台广泛应用于原子干涉重力仪等量子精密测量设备,其低频性能和环境自适应能力对设备性能影响较 大,为此本文对典型商用负刚度隔振平台进行了半主动改造,以进一步增强隔振平台综合性能。 首先从理论上对力-位移关系 做了简要分析,着重探讨了负刚度特性和承载能力的决定因素;然后建立并分析了系统运动模型,分别在时域和频域对模型参 数做了精准辨识,根据测试结果对半主动隔振做了仿真分析,并采用贝叶斯优化算法快速找到最优控制参数;最后在真实系统 上进一步验证了该方案,结果表明半主动隔振可将系统的低频共振峰衰减 357 倍,系统在低于 0. 3 Hz 和高于 8 Hz 的频段能起 到良好的隔振效果,超低频隔振性能有显著提升,文中所提方案可广泛应用于量子精密测量相关隔振设备。     

超精密机床垂向有源隔振系统的实验研究

分析了有源和无源两种隔振方式理论,建立了超精密机床垂直方向有源隔振系统。通过实验证明引入有源控制后,隔振台对环境干扰主振动的隔离有所增强;隔振台低频振动情况得到一定程度的改善,有效隔振范围3～5Hz;工件加工表面质量有所提高。     

影响乘坐舒适性的座椅隔振特性测试研究

为了研究汽车座椅对驾乘舒适性的影响,基于振动传递理论,通过一种座椅隔振测试方法,提取座椅隔振量来表征座椅垂向隔振能力;通过客观台架测试和实车测试结果,对隔振量数据进行分析,建立隔振量与驾乘舒适性的关系;对比两套不同的座椅,对客观测试与主观评价进行关联。结果表明：座椅隔振量是影响驾乘人员乘坐舒适性的一个重要指标;人体的垂向共振振动数在6 Hz左右,当座椅共振时的频率小于6 Hz或超过6 Hz,座椅起到隔振效果;隔振量绝对值越大,座椅对振动的衰减能力越强。     

基于DVD光学读取头的悬臂式低频加速度计

低频振动对高精度加工和测量都有严重不利影响,被动隔振方法无法有效减小低频振动,精确测量低频振动是主动隔振的前提。研制了一种基于DVD光学读取头的悬臂式低频加速度计。介绍了低频加速度计的检测原理和结构;将市售DVD光学读数头改装成了高精度位移传感器;在分析和反复优化的基础上确定了悬臂梁式弹簧片合适的材料和结构参数。以自制振动台为振源,高精度低漂移的电涡流传感器(分辨率0.07nm)作为基准,对所研制的加速度计进行了标定,结果为灵敏度9.26 V/g,频率响应范围3～10 Hz,加速度测量范围0.4～32.8 mg,10次测量标准差优于0.01 mg,共振频率44 Hz。可以用于低频微小振动的检测。