金属橡胶复合隔振器的动静态性能

设计一种对称式金属橡胶与线弹簧复合的隔振器,基于整体隔振,考虑安装板的柔性因素,建立相应的等效线性动力学模型.通过准静态力学试验,分析线弹簧刚度、金属橡胶密度和加载位移对金属橡胶复合隔振器准静态性能的影响.同时,进行随机振动试验,研究金属橡胶复合隔振器在整体隔振中的隔振性能.试验结果表明,复合样件的刚度特性趋向于线性效果.金属橡胶复合隔振器在谐振点处的峰值衰减是线弹簧隔振器的5倍以上,且系统的随机振动响应在频段0.12~2.00 kHz内都有较大程度的衰减.

卫星运输T型钢丝绳隔振器刚度及阻尼研究

钢丝绳隔振器可以缓解卫星运输过程中振动产生的危害,但其缺少试验基础研究,无法提供仿真输入,难以准确实现卫星损伤仿真。针对此问题,对T型钢丝绳隔振器刚度及阻尼特性进行了理论分析和试验研究。首先,对钢丝绳隔振器系统的力学特性进行了理论分析,建立了理想的迟滞回环曲线;其次,建立了钢丝绳隔振器静刚度和动刚度力学测试系统;最后,通过准静态加载以构建静刚度条件下压缩、横滚、剪切状态力和位移的关系。在预承载力为5 kN、振幅为1 mm条件下,分别测试了激振频率5~8 Hz条件下的动刚度性能。结果表明:准静态加载条件下,钢丝绳隔振器的力和位移关系较为稳定;动刚度条件下,在5~8 Hz频率之间,动刚度变化较为稳定;等效阻尼随着激振频率的增加而增加。

一种小动静比橡胶隔振器仿真与试验

通过隔振器内部结构设计,在保证承载能力的同时降低橡胶隔振器的动态刚度。开展橡胶隔振器的静态变形、在给定静变形下的动态仿真分析,表明该隔振器在静态力-位移曲线上具有负斜率特性,对应隔振器内部结构的失稳变形;进行隔振器的静压试验、动态试验和隔振系统中的振动传递试验,结果表明,静态力-位移曲线试验结果呈现负斜率特性,在静态曲线上不同工作点处的固有频率呈现负斜率处最小的特性。

基于结构振动响应的长型浮置板轨道隔振器失效检测方法

目前钢弹簧浮置板轨道的隔振器失效判别主要依赖于人工巡检或视觉成像系统,但此类方法效率低、检测滞后且成本高昂。本文提出了一种自动化的检测方法,该方法利用残差学习思想和卷积神经网络基本理论构建数据分类器,并通过列车动荷载作用下的结构动力响应对现役某常见的长型浮置板轨道进行隔振器失效的检测识别。首先,基于车-轨垂向耦合动力学建立考虑隔振器不同服役状态的地铁车辆-浮置板轨道垂向耦合动力学仿真分析模型,进而生成多种运营工况下的数据集,用于网络的训练和性能测试;其次,进一步研究了传感器布置方式对网络检测性能的影响,以决定适宜的传感器布置方案;最后,在实际地铁线路中开展试验,对所提出的方法进行了验证。结果表明:通过对传感器布置位置进行优化,深度残差网络模型的检测准确性显著提升;合理设置传感器的数量也可以提高本文方法的检测性能;此外,通过适当选取传感器布置方案,本文提出的基于深度残差网络的隔振器失效检测方法在仿真数据中实现了98.99%的准确度,并在试验数据中实现了96.33%的准确度。该方法具有较高的可行性和应用潜力,可为地铁浮置板隔振器智能运维提供参考,并有望在未来用于隔振器失效的自动化检测。

球型钢丝绳隔振器非对称迟滞模型

针对球型钢丝绳隔振器的非线性刚度和阻尼特性导致迟滞模型表征困难的问题,提出了非线性弹性因子和修正因子改进的归一化Bouc-Wen迟滞模型,结合Simulink仿真完善改进的迟滞模型,采用最小二乘法和遗传算法相结合的方法对改进模型进行参数识别。通过数值仿真绘制GGQ25-62L型球型钢丝绳隔振器在不同工况的迟滞环,并和实验数据进行对比。结果表明,参数识别方法准确可靠,实验数据和理论计算曲线具有较强的一致性,该模型能够有效地描述隔振器的动态特性。

一种双简支―悬臂梁反共振隔振器设计分析与试验

[目的]为探究三元件型反共振隔振器的实现形式,提出一种由一根悬臂端含质量块的双简支-悬臂梁与一根双支撑梁所组成的机械装置(BAVI)。[方法]首先,分析双简支-悬臂梁的动态特性,推导其阻抗方程;然后,根据驱动点阻抗函数综合其低阶模型是单惯容与单弹簧二元件的串联结构,并解析低阶模型的等效参数;最后,通过装置试件设计与试验,验证其反共振特性和理论方法有效性,并在此基础上分析装置刚度特性及不同阻尼形式的效果。[结果]结果表明,当跨度比共振隔振器结构,具有“高静低动”刚度特性;在双简支-悬臂梁上采取阻尼措施后,可实现隔振区传递率以最大速率衰减的同时抑制共振峰的效果。[结论]所提机械装置证明了三元件型反共振隔振器的可实现性,提供了一种简易可行的工程结构。

设计参数对一体化准零刚度隔振器冲击隔离性能的影响

针对一体化准零刚度隔振器(简称“一体化隔振器”)的冲击隔离性能展开研究。分别选择冲击响应的衰减周期、振荡频率、最大加速度比以及最大位移作为评价指标,采用四阶龙格-库塔法重点研究半正弦脉冲加速度激励下线性刚度比和几何设计参数对一体化隔振器抗冲击性能的影响。计算结果表明,在持续时间较长的冲击结束后,一体化隔振器表现出比线性隔振器更好的加速度衰减性能;且较小的外壁高度和较大的壁厚有利于改善其冲击隔离性能。相关研究可为一体化准零刚度隔振器的工程应用提供指导。

双对斜杆负刚度机制的恒值QZS隔振器研究

针对隔振质量偏离静态平衡位置导致准零刚度(quasi-zero stiffness,QZS)隔振器动态刚度增大而影响低频隔振性能的问题,基于双对斜杆负刚度机制,构造了恒值QZS隔振器,推导了隔振器的力和刚度表达式,通过静态平衡点处刚度及刚度二阶导数等于零的QZS条件,研究了参数影响下的力和刚度特性,获得了非线性刚度、恒值QZS和零刚度的参数条件。根据静态分析,设计了恒值QZS试验模型,通过万能试验机测得试验模型的力位移曲线,与理论值具有较好的一致性。进而采用激光测振仪和振动台开展谐波激励的动态试验,获得了恒值QZS和线性刚度隔振器的位移响应及传递率。动态试验结果表明,恒值QZS隔振器的起始隔振频率小于1.5 Hz,且传递率整体小于线性隔振器的位移传递率,而线性隔振器的起始隔振频率为4.5 Hz。综上,提出的恒值QZS隔振器不仅能实现任意恒值的QZS,并且可采用杆、弹簧方便地获得所需的恒值QZS,具有优越的低频隔振性能。

仿生隔振器设计方法研究进展

基于仿生学的思想,通过模仿生物系统的结构几何构成特性,创新优化隔振模型是当今隔振领域的热门问题.本文基于仿生灵感来源的不同,对现有的仿生隔振器进行了系统的分类,并对不同设计原理的仿生隔振器恢复力本构与隔振性能做了详细的阐述和对比,旨在通过隔振器隔振频带的横向对比厘清几何构型与可调参数的影响,以此厘清隔振器几何设计和隔振性能的关系.并且,本文展望了未来仿生隔振器的发展前景和研究方向.

基于橡胶本构模型管路隔振器性能仿真研究

采用管路隔振器是降低船舶管路系统振动噪声传递的有效手段,但舰船管路比较复杂需要根据管路规格设计系列化隔振器。如何有效地预报不同规格管路隔振器在实际使用过程中的性能是管路隔振器系列化设计亟待解决的问题。为此本文通过橡胶拉伸试验拟合橡胶超弹性本构参数,利用有限元方法对多款隔振器性能(静变形和固有频率)进行仿真计算,并由试验对计算结果进行验证。结果表明,设计的隔振器数值仿真与试验结果误差率均低于10%,证明该参数能有效预报多规格隔振器性能。本文结果可为舰船管路隔振器系列化设计提供指导。

聚氨酯隔振器加速寿命试验研究

本文以船用聚氨酯隔振器作为研究对象,开展了加速寿命试验研究,选择聚氨酯材料样品进行热失重试验获取不同隔振器材料的活化能值,通过高温老化试验和静动刚度试验,获取样件的退化数据,对试验数据进行分析计算,评估得到聚氨酯隔振器在实际使用温度下使用时间,为类似产品的寿命预测提供支撑。

空气弹簧隔振器样机垂向刚度特性建模与实验

空气弹簧隔振器被广泛用于精密仪器和生产设备隔振,其刚度-重力平衡点位置关系,即刚度特性是分析其与其他新兴隔振技术相互作用的重要依据。依据理想气体状态方程建立了某型空气弹簧隔振器样机的垂向刚度特性模型。综合整机振动实验结果与密封橡胶膜的刚度特性测量结果,间接测量了实物样机中空气弹簧的刚度特性。基于实验数据修正了模型,采用幂多项式拟合了气室体积-重力平衡点位置改变量的非线性曲线。减少了模型的刚度计算误差,为后续技术改造奠定了基础。

基于热空气加速老化氯丁橡胶隔振器的寿命预测

对氯丁橡胶(CR)隔振器进行热空气加速老化试验,基于老化程度构建Dakin寿命预测模型,并进行相关计算分析和验证。结果表明,预测值可信,并基于老化程度变化的实验值和预测值对模型进行修正,根据修正后的模型测算出隔振器在25℃下的使用寿命为48.22年。

基于精细传递矩阵法的气囊隔振器横向刚度特性分析

构建并求解了预载条件下气囊隔振器的囊体力学模型,提出了一种气囊隔振器横向刚度特性的参数化计算方法。在考虑囊体预应力的条件下构建了囊体力学模型,引入位移中间向量并采用精细积分法推导了囊体状态向量间的传递矩阵,利用迭代法解析了囊体状态向量、内部压力以及结构参数之间的耦合变化关系,基于边界条件完成了囊体刚度的参数化求解,结合理想气体刚度模型完成了气囊隔振器横向刚度特性的计算分析。对比试验结果,验证了横向刚度特性计算方法的正确性,探究了主要设计参数对刚度特性的影响规律。

面向复杂振动工况的磁流变三向隔振器研究

磁流变材料具备优异的智能磁控特性,基于其开发的隔振器在复杂振动抑制领域具有广阔应用前景。目前,多数磁流变隔振器仅具备单向隔振功能,缺乏与三向隔振应用相结合的研究。针对此问题,文中采用理论计算、动力学仿真及有限元分析相结合的设计方法,基于传统橡胶及磁流变液材料,设计了一种应用于机载复杂振动工况下的新型磁流变三向隔振器件,并搭建了三向隔振系统进行实验。结果表明,设计的隔振系统在垂向与横向的随机振动衰减效率分别达到了93.93%与96.01%,展现出了良好的宽频随机振动隔振性能。文中针对磁流变隔振器提出的设计方法可同样应用于面向目标需求的其他形式隔振器设计。

基于数值仿真的金属橡胶隔振器疲劳寿命研究

为了验证金属橡胶隔振器在轨道交通领域的适用性,提出了一种试验与仿真相结合的疲劳寿命预测方法。该方法首先构建车-轨-浮置板刚柔耦合动力学模型,获取了隔振器的疲劳载荷谱;其次开展准静态和疲劳加速试验,推导出了材料刚度随载荷加载次数的变化关系;最后搭建隔振器仿真模型,研究了疲劳载荷下隔振器寿命值。结果表明:金属橡胶隔振器的预测寿命值和试验测试的使用寿命均超过300万次,满足地铁浮置板道床隔振器的要求。

基于果蔬运输隔振的准零刚度隔振器研究进展

【目的】解决河套蜜瓜等果蔬运输对隔振性能的需求,着眼于准零刚度隔振器的优越低频性能,以降低蜜瓜振动损失。【方法】系统分析了准零刚度隔振器的工作原理,按类分别介绍了负刚度机构设计、特性及其优缺点,总结了准零刚度隔振器发展研究现状和现存的普遍问题,并对准零刚度隔振器未来的发展前景进行了展望。【结果】准零刚度隔振器不仅能降低低频振动,还具有较强的承载能力,符合河套蜜瓜运输振动的需求,可提高果蔬运输水平,减少蜜瓜振动损失。【结论】准零刚度隔振技术有望在农业领域产生积极效果,为农产品运输提供更有效的隔振解决方案,推动农业的快速发展。本研究可为果蔬运输中准零刚度隔振器的应用提供理论支持和实际指导。

CMG框架伺服控制与隔振器耦合稳定性分析

控制力矩陀螺(control moment gyroscope, CMG)是飞行器在轨姿态控制的重要执行机构之一,通过内部高速旋转的飞轮储存角动量,利用伺服机构驱动框架旋转输出力矩。安装隔振器可有效减少由高速旋转飞轮产生的不平衡力对飞行器上高精度载荷的影响。建立伺服机构三环控制模型和一个单自由度隔振器模型,揭示了隔振器引起伺服系统速度环耦合失稳的现象。通过分析隔振器频率、阻尼比、惯量等关键设计参数对速度环稳定性的影响,对隔振器进行详细设计,试验结果全流程验证了考虑伺服机构控制稳定性的CMG隔振器设计流程和隔振效果,为同类型产品设计提供了工程经验。

气驱油源充液状态下随机振动分析及隔振器位置优化布局研究

气驱油源是火箭发射系统中的关键设备之一,其工作过程中常常受到严酷的振动激励,为了确保气驱油源工作过程中的安全性,有必要对其在振动环境下的响应进行分析,进而采取必要的隔振措施。本文基于有限元数值分析方法,建立了气驱油源在充液状态下的动力学仿真分析模型,在基于实测基础激励分析其振动响应的基础上,得到隔振措施的设计方案。通过调整隔振器布置形心与气驱油源重心处于同一竖直平面,设计了另外三种隔振器布置方案,以底座三向加速度RMS值,油测球阀三向加速度RMS值,管道三向加速度RMS值以及管道应力作为评价准则,利用层次分析法分析数据得到了相对最优的隔振器布置方案,进一步提高了系统的隔振性能。

船用橡胶隔振器参数反演及预测模型应用

以BE型橡胶隔振器为研究对象,根据隔振器的额定参数,通过ABAQUS与ISIGHT联合仿真反演橡胶材料的超弹本构参数和黏弹本构参数,利用反演参数建立橡胶隔振器的预测模型。结果表明,预测模型垂、纵、横3个方向静刚度和3个方向动刚度的误差均小于7%;使用此预测模型研究橡胶隔振器频率、振幅和预载荷对动刚度的影响时,仿真结果与同类橡胶器件的试验结果基本一致;将此预测模型应用于系统级振动模拟时,仿真结果能较好地吻合振动试验结果。