连续参数型动力吸振器吸振效果分析

为了提升参数型动力吸振器的吸振效果,文中提出一种用于控制杆纵向模态振动的连续参数型悬臂梁动力吸振器。分析了杆纵振和吸振器弯曲振动的模态参数;建立广义坐标下杆-动力吸振器耦合振动系统的数学模型,得出传到基础的力与激振力传递率的解析表达式,得到连续参数型动力吸振器进行模态振动控制需满足的条件,给出吸振器的设计实例;分析了吸振器的吸振效果,探讨了安装位置对吸振效果的影响。结果表明:连续参数型悬臂梁动力吸振器可同时控制杆的多阶模态振动,并给出有效吸振的频率范围,将吸振安装到杆的前端,可增大有效吸振带宽。

高架轨道箱梁C型弹簧动力吸振器减振研究

为有效控制高架轨道箱梁的振动,首先设计并建立轨道-箱梁、动力吸振器物理模型,通过理论计算和数值仿真,分析动力吸振器的移频特性,对其参数、尺寸及安装位置进行优化设计;然后对轨道-箱梁结构进行模态分析,通过振型贡献率确定结构的受控模态;最后基于列车-轨道-桥梁耦合模型,探讨列车荷载作用下动力吸振器对轨道-箱梁结构的减振效果。结果表明:动力吸振器可以通过C型弹簧的变形来改变弹簧刚度,进而改变自身固有频率以对不同频率的振动进行控制;根据振型贡献率,轨道-箱梁结构以2阶模态为控制模态进行减振设计;简谐荷载及移动荷载作用下,动力吸振器可以在宽频范围内有效抑制轨道-箱梁结构的振动,最大可减低3.2 dB。

固有频率连续可调的动力吸振器设计研究

振动通常会对周围的人和物造成危害,为避免此危害,在振动体上安装无阻尼动力吸振器是有效控制振动的措施之一。而无阻尼动力吸振器的使用条件是其固有频率需要与振动体的激振频率相等或极为接近。文章提出一种动力吸振器固有频率连续可调的新结构和新理论。在前、后无盖的钢制长方体框架内部,对称安装两根斜置弹簧,两弹簧的上端沿框架上表面可以对称移动,两弹簧下端悬挂同一球形质量块。从理论上确立了弹簧上端的水平位移与弹簧竖向夹角、弹簧的竖向总刚度与弹簧竖向夹角、弹簧的竖向总刚度与弹簧上端的水平位移之间的定量变化关系,并对该动力吸振器的振动控制效果进行实验验证,以期为动力吸振器的设计提供新参考。

一种具有能量俘获自参数摆动力吸振器的设计及参数影响分析

传统的摆类动力吸振器因为抑振频带较窄,对于工程环境中较宽频带的振动,往往表现出较低的工作效率。针对该问题,本文设计了一款具有较宽抑振频带的自参数摆动力吸振器。该装置以封闭线圈代替了附属结构中的子结构摆,在子结构摆的两侧对称装有强磁铁。线圈摆动时切割磁感线产生感应电流,进而将振动抑制与能量俘获结合在一起。以所提动力吸振器为研究对象,基于拉格朗日方程推导了这类非线性振动系统的运动微分方程。采用多尺度方法求出了该系统的幅频特征方程,并应用李亚普诺夫稳定性理论给出稳态解的判别条件。应用小参数法进一步化简了幅频特征方程,并且获得了系统抑振频带的解析表达式。基于理论分析,应用数值方法研究了不同设计参数对抑振性能的影响,发现较小的机械阻尼、弹簧刚度和摆长,或较大的附加磁力都可以使该系统获得较高的抑振性能。上述结论得到了时域仿真的验证。研究发现与传统的摆类动力吸振器相比,由于增加了磁力和封闭线圈的作用,不仅会使系统的抑振性能得到提高,还可以实现对振动能量的俘获。

动力吸振器基础变形及参数优化

在Voigt吸振器的基础上进行变形,设计了一种接地刚度吸振器,提出了基于固定点理论的改进方法,计算出系统固定点坐标的闭式解。使用解析和数值方法研究了主系统响应最大幅值,并根据固定点幅值特征进行全局优化,推导出最优固有频率比和最优阻尼比设计公式。通过数值仿真验证了解析解的正确性。在谐波力激励下,与局部、全局优化后的Voigt吸振器和接地阻尼吸振器进行对比,发现接地刚度吸振器经全局优化后的响应峰值和接地阻尼吸振器一致,均小于Voigt吸振器的全局优化峰值和接地阻尼吸振器的局部优化峰值,减振频带宽度最大。与同样应用全局优化的接地阻尼吸振器相比,接地刚度吸振器在接地阻尼吸振器的减振频带内减振性能更好,达到常用阻尼比所需的子系统质量更小。

含负刚度元件的三要素型动力吸振器的参数优化

提出了一种含有负刚度弹簧元件的三要素型动力吸振器模型,对该模型最优参数进行了研究。首先,建立了系统的运动微分方程,得到了系统的解析解,发现该系统存在着3个固定点。利用固定点理论将3个固定点调到同一高度得到了动力吸振器的最优调谐比和最优刚度比设计公式,根据负刚度的特性得到了在保证系统稳定情况下的最优负刚度比,通过最小化幅频曲线的最大值得到了系统最优阻尼比设计公式。最后,通过数值解与解析解的对比说明了解析解的正确性。并通过与3种典型动力吸振器模型在简谐激励和随机激励情况下的对比,说明了此模型在主系统减振方面具有很大的优势,减振效果远优于3种已有动力吸振器模型,为设计新型动力吸振器模型提出了理论上的参考。

一种含负刚度元件的新型动力吸振器的参数优化

提出了一种含有负刚度弹簧元件的新型动力吸振器模型,对该模型的最优参数进行了详细研究.通过拉氏变换得到了系统的解析解,发现该系统存在着两个固定点,利用固定点理论得到了动力吸振器的最优阻尼比和最优频率比.进一步研究发现接地刚度取负值时能够得到更好的减振效果,根据负刚度的特性得到了在保证系统稳定情况下的最优负刚度比.通过数值解与解析解的对比证明了解析解的正确性.通过与两种已有的典型动力吸振器模型在简谐激励和随机激励情况下的对比,说明了负刚度模型在主系统减振方面具有很大的优势,减振效果远优于两种已有动力吸振器模型,从而为设计新型动力吸振器模型提出了理论上的依据.

连续悬臂梁动力吸振器的模型研究

针对吸振器动力参数固定不可变或仅能产生离散变化的局限性问题,在连续悬臂梁的基础上通过增加滑动质量块的方式,设计了一种新型的参数可连续变化的悬臂梁吸振装置,并对其进行了共振频率、效果试验分析。为提高主体振动控制的效果又对参数进行了优化分析。结果表明,该装置对受固定频率简谐激励的主体结构进行动力吸振可行有效,动力参数连续可调。

基于功率流方法的连续参数系统动力吸振器的优化设计

针对附加动力吸振器的连续参数系统,采用两端固支梁模拟连续参数主振系,利用结构导纳理论,引入振动系统的结构导纳修正矩阵和等价结构导纳矩阵,简化了系统的动态特性分析过程。在此基础上,推导系统各环节功率流的矩阵表达式。提出了以注入主阵系的净功率流为控制目标的动力吸阵器优化设计策略,并通过计算数值仿真验证了该方法的有效性。最后,探讨了振源位置对连续参数系统功率流传递特性、吸振器优化参数及其控制效果的影响。

连续梁的动力吸振器参数研究

通过分析连续系统在简谐激励下无阻尼动力吸振器吸振的特点,以梁为研究对象,建立了以梁的最大动能为减振目标函数的理论公式,通过对目标函数中较为敏感的参数分析,详细阐述了无阻尼吸振器的位置参数、刚度参数和质量参数对减振目标函数的影响。该研究内容在动力吸振器参数优化及振动控制理论的研究中具有一定的应用价值。

天棚型转子动力吸振器的参数优化

一阶共振响应过大是转子系统普遍存在的问题。提出天棚型转子动力吸振器的概念及结构规划,将其应用于转子一阶共振抑制。利用有限元理论对吸振器-转子耦合系统进行数学建模,并求解频响函数。基于频响函数规划参数的优化数学模型,并利用自适应粒子群优化算法求解。最后,分析了抑振性能对各参数的灵敏度。研究结果表明:天棚型转子动力吸振器能有效降低转子一阶共振振幅;其抑振性能比Voigt型吸振器具有更优异的抑振性能;抑振性能对频率比的灵敏度要远大于阻尼比。

非接地负刚度动力吸振器动力学设计及优化

接地负刚度动力吸振器有着良好的振动控制效果,但是在实际工程应用中,负刚度元件往往无法与地面直接相连。提出一种非接地负刚度动力吸振器,根据所建理论模型,得到系统的频响函数,利用最大值最小化理论获得非接地负刚度动力吸振器的最优设计参数,并与其他典型的动力吸振器模型进行对比。计算结果表明,由于引入负刚度元件,非接地负刚度动力吸振器的振动控制效果显著优于传统线性动力吸振器,为负刚度动力吸振器的工程应用提供了一定理论参考。

含负刚度器件的Maxwell模型动力吸振器的参数优化

将黏弹性材料模型中的Maxwell模型引入到吸振系统。形成一种含负刚度器件的Maxwell模型动力吸振器,并对该模型的参数进行优化。建立系统的运动微分方程,得到系统的解析解;利用固定点理论将系统的三个固定点调整到同一高度,求出系统的最优频率比和最优负刚度比,并根据H_∞优化准则得到系统的最优阻尼比;分别在简谐激励和随机激励条件下,与几种经典动力吸振器模型对比证明了含负刚度的Maxwell模型动力吸振器有较好的吸振效果。

城市轨道交通高架桥“降噪型”动力吸振器参数优化

针对高架桥动力吸振器不能有效降低桥梁结构噪声的问题,以城市轨道交通中应用较为广泛的箱梁为研究对象,基于车辆荷载作用下振动与噪声试验,结合板件声辐射理论,研究声辐射效率对桥梁结构噪声频谱特征及幅值的影响。在此基础上,根据车-轨-桥有限元仿真得到的箱梁振动与结构噪声频谱结果,合理选择减振目标频段;结合多重动力吸振器(MDVA)参数优化理论,进行参数优化设置,并进一步对比分析有、无MDVA工况下的桥梁振动与结构噪声的差异。研究结果表明:声辐射效率对桥梁结构噪声的频谱特征及幅值的影响不可忽视;该"降噪型"动力吸振器能够在总体振动水平改善幅度不大的情况下获得较好的降噪效果。

船舶推进轴系纵振动力吸振器设计及参数影响规律研究

提出一种并联安装在船舶轴系上的纵振动力吸振器的设计方法,其中船舶轴系与动力吸振器构成主从系统,实现振动能量在主系统上发生转移,实现抑制主系统共振的目的。首先对船舶轴系的纵向振动进行固有频率和模态分析,其次采用模态截取和模态综合法建立了考虑船舶轴系作为弹性连续体情况下的轴系-动力吸振器混合动力学系统模型,最后给出从螺旋桨激励力传递到推力轴承基座端的动力放大系数解析式,并对动力吸振器的设计参数影响规律进行研究,为减小船舶轴系纵向振动的动力吸振器设计提供了理论依据。

控制船舶轴系纵向振动的动力吸振器参数优化研究(英文)

在船舶轴系中安装动力吸振器是减小船舶轴系纵向振动的有效方法,而动力吸振器的参数合理优化配置是控制轴系纵向振动的重要手段。将船舶轴系等效为多自由度系统,基于有限单元法建立船舶轴系纵向振动运动模型,并通过加装动力吸振器用于控制船舶轴系纵向振动。运用重分析方法求解轴系运动方程得到推力轴承处的力传递率和能量传递率,将二者作为评价动力吸振器对轴系振动控制效果的指标。在研究轴系响应频率范围内,提出将求解全局最优解较强的遗传算法与多目标优化算法相结合以优化动力吸振器参数;并且研究特定共振峰消减的参数优化问题。最后通过算例,比较不同目标函数以及动力吸振器不同安装位置对轴系纵向振动控制的影响,验证文中优化算法的可行性。

n级动力吸振器的建模及参数优化

详细论述动力吸振器的建模过程,并给出n级并联和n级串联式动力吸振器优化的通用模型。介绍动力吸振器的定点优化和数值优化两种优化方法。在此基础上使用Matlab语言编写通用的动力吸振器优化程序。利用该程序对某主系统的各类动力吸振器(单级、2级并联和3级并联式)进行参数优化。优化结果表明,安装优化后的动力吸振器后,主系统的共振峰可以显著地减小。文中给出的优化方法及相关结论,对动力吸振器的优化设计具有一定的工程实践意义。

接地式三要素型动力吸振器的H_∞优化

以一种接地式三要素型动力吸振器为对象,研究了基于H∞优化准则的系统参数最优解析解.首先,将串联型粘弹性模型引入到接地式的动力吸振器中,并建立了运动微分方程,得到了系统的解析解.随后,以系统的解析解为研究对象发现该系统存在着三个固定点,利用固定点理论将三个固定点调到了同一高度得到了动力吸振器的最优调谐比和最优刚度比设计公式,并依据H∞优化准则通过最小化幅频曲线的最大值得到了系统最优阻尼比设计公式.最后,通过数值解与解析解的对比说明了解析解的正确性,并证明了接地式三要素型动力吸振器有较好的吸振效果.

时滞反馈控制在自参数动力吸振器中的作用

采用时滞状态反馈来控制自参数动力吸振器减振系统中主系统的振动.系统在简谐激励作用下,采用多尺度方法得到了主共振和1∶2内共振同时发生时系统运动方程的解析解.主要分析了反馈增益系数和时滞对自参数振动系统减振的作用.结果表明,对某一反馈增益系数,存在时滞的某段减振区间,当时滞在该区间调节时,可以减小自参数振动系统中主系统的振动.并且在时滞的减振区间里,存在一个'最大减振点',可以在该反馈增益系数下最大程度的减小主系统的振动.分析还表明,当反馈增益系数和时滞调节到最优值时,主系统的振动最多可以比自参数动力吸振器减振系统减小90%左右.

广义变式惯容动力吸振器的H_(∞)和H_(2)解析优化

为使动力吸振器(dynamic vibration absorber,DVA)在连接限制的条件下充分发挥振动控制性能,研究了可连接在主振动系统任意位置的广义变式惯容动力吸振器的参数优化及其控制效果。基于虚功原理,在广义单自由度的主振动系统上,建立了适用于多种惯容动力吸振器的运动微分方程以及七参数通用频响函数。在此基础上,基于固定点理论推导得到了上述动力吸振器的H_(∞)优化解析解。并通过滤波理论得到了白噪声力和基础激励下的动力响应解析解,基于大量参数分析结果,拟合得到了H_(2)优化的简化计算经验公式。经高耸烟囱结构的风致振动和地震响应控制算例验证,采用提出的经验公式对随机激励下的一阶振动主导的结构进行振动控制优化设计,最优控制比误差在2%以内,具有良好的工程适用性。该文章的分析结果可为广义变式惯容动力吸振器的工程设计提供理论依据,分析流程也可为其他类型动力吸振器的振动控制优化研究提供参考。