基于虚拟材料法的金属膜片联轴器振动传递特性分析

在对大型船舶金属联轴器进行振动性能试验时由于试验台架体积大、成本高,导致进行试验十分困难,因此研究高效率和高精度的仿真计算方法具有重要意义。传统精确的数值仿真网格多、效率低,为此采用虚拟材料法对船舶金属联轴器进行数值仿真并进行试验验证。首先通过计算和试验得到螺栓的虚拟材料层各参数,然后对大型金属联轴器的所有螺栓连接部位进行简化建模。其次通过该方法得到金属膜片联轴器的刚度特性、模态特性、阻抗特性和振动传递特性,并与传统建模方法的计算效率进行对比。最后搭建联轴器振动性能实验台架进行验证。研究结果表明:采用虚拟材料法的联轴器振动性能仿真效率提高73.9%;四组采用虚拟材料法的联轴器膜片组件刚度与实验测得的联轴器刚度的平均误差为2.61%,与带螺栓模型测得的刚度平均误差为1.15%。金属膜片联轴器前5阶模态频率仿真与试验的平均误差为9.91%,在10~2000 Hz频带,金属膜片联轴器轴向和径向阻抗的仿真与试验的误差分别为1.9和2.8 dB,金属联轴器轴向和径向的振级落差仿真与试验的误差分别为4.69和3.41 dB。试验与仿真结果误差较小,符合工程精度要求,该方法的计算效率和准确性得到验证。

基于颗粒阻尼技术的海洋平台结构减振试验研究

海洋平台桁架结构长期处于强紫外线的工作环境,传统的粘弹性阻尼减振方法存在易老化等问题,而颗粒阻尼结构简单,能适应恶劣的工作环境。本研究以海洋平台桁架结构为研究对象,通过试验研究颗粒填充率、颗粒直径和密度等参数对桁架结构减振效果的影响规律。试验结果表明:颗粒阻尼对海洋平台桁架结构具有较好的减振性能;颗粒密度和填充率对系统的减振效果影响明显;颗粒直径只在高频振动时对桁架结构的振动有影响。试验结论为海洋平台桁架结构的减振提供了一种新的思路。

分数阶半主动颗粒阻尼隔振系统动力学特性分析

针对半主动颗粒阻尼器建立其分数阶模型,通过试验及参数识别确定了分数阶参数与实际物理量之间的定量关系。试验结果表明:分数阶系数与颗粒填充率之间满足线性关系,而分数阶阶次与外圈电流满足三次多项式关系;研究了一类含分数阶半主动颗粒阻尼器的单自由度隔振系统,通过平均法求解了其解析解,并基于Grünwald-Letnikov分数阶定义得到其离散化数值解,对比表明解析解和数值解具有良好的一致性;分析了分数阶参数对隔振系统稳态响应的影响规律。研究结果表明:随着分数阶阶次的增大或是分数阶系数的减小,系统稳态响应幅值逐渐减小;通过观察幅频响应曲线可知阶次值的变化会引发"频移"现象,同时推导出了分数阶系统的最优阶次值为1.47。

局域共振型周期管路系统振动特性研究

管路系统广泛应用于船舶动力设备、空调通风管道等系统中,是振动传递的一个重要途径,控制管路的振动可有效抑制其对振动噪声的传递。声子晶体周期管路结构设计技术能有效减低管路系统的低频振动噪声。以一种局域共振型周期管路为研究对象,建立周期管路系统的仿真模型,分析局域振子宽度、外径和材料密度等参数对周期管路减振效果的影响规律,并通过试验进行验证。结果表明:局域振子的宽度和材料密度对管路系统减振效果影响明显,最高可降低7.8 dB;局域振子的外径对管路系统的振级落差影响较小。基于局域共振设计周期管路系统可为管路系统的减振设计提供新的思路。