简谐激励下碰弹强化吸振器的特性试验研究

为了提升传统纯立方吸振器的吸振效果并避免由高分支响应造成的失效,在纯立方吸振器的质量块两侧安装由碰撞板和弹簧组成的小型装置,构造出一种新型的碰弹强化吸振器。首先,设计并加工了由单自由度线性主振子和该吸振器构成的试验平台;其次,对比研究了在简谐激励下连接碰弹强化吸振器与连接纯立方吸振器的主振子加速度响应的差异;最后,试验分析了吸振器的弹簧刚度和碰弹间隙两个参数对主振子加速度响应的影响。结果表明:碰弹强化吸振器具有优越的减振性能,可以改变整个系统的稳定性,并且能够抑制分岔的发生,消除系统在较大激励下的高分支响应;通过合理控制两个参数,碰弹强化吸振器可以得到更好的振动抑制效果。

飞机刹车诱导颤振稳定性分析与减振设计

以飞机刹车装置为研究对象,对飞机刹车诱发振动问题进行了研究。针对飞机滑跑过程中的复杂制动环境对盘面摩擦特性影响,建立了考虑液压系统及盘面材料属性的刹车盘组非线性动力学分析模型,且为新材料技术的发展预留了模型接口。从实际工程应用价值出发,以机轮速度、液压系统等效阻尼、刹车盘面阻尼、盘面摩擦特性几类关键因素为控制变量,利用数值仿真与分岔理论等非线性分析手段研究了上述参数对系统稳定性的影响,并确定了使系统保持稳定的结构参数范围,方便对结构进行参数化快速分析设计。基于模型分析的结果,揭示了刹车振动产生的部分原因,从结构参数和刹车控制律两方面针对性的提出了对应的减振优化措施,进而形成了完整的飞机刹车诱导颤振的分析方法,为飞机制动器设计初期提供了理论参考依据。

低频非线性浮筏隔振装置设计及特性研究

低频振动噪声影响水下装备声隐身性能。在原气囊隔振装置基础上,通过结构改进设计,使得侧向气囊能够为系统提供负刚度,通过与垂向气囊并联,设计了一种新型非线性浮筏隔振装置,提升了隔振装置的低频隔振能力。新型隔振装置由“侧向气囊-万向节-垂向气囊”非线性隔振器组和浮筏组成。分析了侧向气囊为系统提供负刚度原理,建立了非线性浮筏隔振装置六自由度动力学模型,设计了新型隔振装置样机并开展了相关性能试验。理论分析和试验结果表明,新型非线性浮筏隔振系统垂向一阶固有频率约为原系统的50%,垂向隔振性能提升了约6 dB,侧向隔振性能与原系统相当。此外,也研究了非线性浮筏隔振系统的摇摆稳定性。研究结果表明,在重载情况下,新系统能够具备较好的摇摆稳定性。

成都市域快轨减振措施效果分析

为评价市域快轨的减振效果,以成都市域快轨18号线某圆形盾构隧道为例,选取了线路条件基本相同的相近断面,对双层非线性减振扣件、减振垫浮置板、钢弹簧浮置板3种减振措施及对应普通道床断面进行现场测试,研究市域快轨减振措施的减振效果。通过对实测数据进行时域、频域和1/3倍频程分析,得到不同减振措施和普通断面的隧道壁最大Z振级(VL_(Zmax)),并对比得到不同减振措施的减振效果;通过对测点的隧道壁振动加速度级及地面振动进行1/3倍频程分析,得到振动的传播衰减情况。结果表明:3种减振措施都有减振效果,双层非线性减振扣件减振效果为7.3 dB,减振垫浮置板的减振效果为16.2 dB,钢弹簧浮置板的减振效果最好,达到了19.7 dB。

衬套弹簧式二级减振主动悬架及其半车非线性LQG控制器设计

针对作动器较大等效惯性质量放大需求控制力,阻碍旋转电机式主动悬架性能改善问题,提出了一种衬套弹簧式主动悬架二级减振结构方案。根据多工况实测力学特性,提出包含“反S型”刚度及“准饱和”阻尼特性的衬套弹簧力学模型,并据此建立了衬套弹簧式二级减振主动悬架半车非线性动力学模型;在增加衬套弹簧虚拟阻尼项保证系统稳定的基础上,对刚度的高次非线性项、“准饱和”阻尼非线性项进行前馈反馈线性化,设计出非线性LQG(linear-quadratic-Gaussian)控制器;为获得最优的悬架工作效果,对衬套弹簧虚拟阻尼进行了优化。结果表明,除能获得与传统理想主动悬架非常接近的悬架综合性能外,衬套弹簧式二级减振主动悬架还具有较好的变行驶工况鲁棒性。

不同类型水平弹簧组合刚度非线性吸振器的性能分析及稳定性研究

动力吸振器作为一种振动控制单元被广泛运用于各种工程场合,但传统的线性吸振器只能实现窄带振动控制.文章在线性吸振器的基础上引入对称水平弹簧构建线性刚度与非线性刚度相结合的组合刚度非线性吸振器,以提升吸振器的吸振性能.考虑实际工程中可能的安装方式,分别建立水平弹簧接地安装和不接地安装的组合刚度非线性吸振器模型,利用谐波平衡法结合弧长延拓法解析求解动力学响应,并与数值结果相互验证,证明了求解结果的准确性.随后分析比较两种组合刚度非线性吸振器与线性吸振器以及非线性能量阱之间的吸振性能,发现水平弹簧接地安装类型的组合刚度非线性吸振器在保留线性吸振器优势的同时又改善其吸振频带窄的缺点,且与非线性能量阱相比在主共振频率附近的较宽频内吸振性能更优.在此基础上,讨论了水平弹簧参数以及吸振器阻尼对主结构振动幅频响应和稳定性的影响,最后观察分析主结构幅频响应曲线不稳定区内的复杂动力学行为.研究结果表明合适的设计参数能够使得主结构振动峰值较低的同时,频响曲线不稳定运动区域的范围也较小.

汽车悬架系统的分段线性非线性振动机理的研究

以悬架的分段线性非线性动力系统出发,建立了汽车两个自由度系统的模型和非线性运动微分方程。用非线性理论KB法得到的幅频响应函数中,呈现了非常丰富的非线性特征,并讨论了非线性弹簧刚度、阻尼系数、地面不平度和缓冲簧间隙对共振曲线的影响。由理论和数值计算画出的幅频特性曲线基本吻合,可为汽车悬架系统的分段线性非线性振动的参数识别、稳定区域的分析研究和优化设计提供理论依据。

力激励下非线性碟形弹簧减振系统的性能研究

详细研究了考虑静力载荷影响的、具有弹性非线性和Coulomb摩擦阻尼非线性的碟簧元件的动力学特性 ,首先利用Fourier级数展开和平均法研究了非线性碟簧系统的自由振动 ,讨论了影响自由振动的振幅和频率的各种因素 ,然后利用Fourier级数展开和谐波平衡法研究了力激励下非线性碟簧系统的强迫振动 ,通过详细的参数研究考察了非线性碟簧元件的减振性能特征 ,最后采用修正的稳定性分析方法研究了稳态响应的稳定性。

基础激励下非线性碟簧减振系统的特性研究

详细研究了考虑静力载荷影响、具有弹性非线性和 Coulomb摩擦阻尼非线性的碟簧元件的动力学特性。首先利用 Fourier级数展开与平均法研究非线性碟簧系统的自由振动 ,讨论影响自由振动的振幅和频率的各种因素 ;然后利用 Fourier级数展开与谐波平衡法研究基础激励下非线性碟簧系统的强迫振动 ,通过详细的参数研究考察非线性碟簧元件的减振性能特征 ;最后采用修正的稳定性分析方法研究稳态响应的稳定性。

盘式分布拉杆转子系统扭转振动非线性动力学特性分析

随着燃气轮机技术的发展,盘式分布拉杆转子系统在燃气轮机等动力机械中得到广泛应用。主要研究盘式分布拉杆转子扭转振动的非线性动力学特性,通过考虑叶盘接触效应和拉杆等效简化,建立一个新的系统扭转振动方程。利用多尺度方法求解动力学方程解析解,并获得拉杆转子系统扭转振动幅频方程和解析曲线,根据奇异性理论获得系统转迁集,并利用动力学系统的扰动方程零解稳定性研究原系统的周期解的稳定特性,并发现系统动力学参数对其影响规律,并根据新模型建立实际结构参数与非线性动力学参数的联系,给出系统稳定性边界条件。分析结果对燃气轮机转子系统动力学设计具有一定的指导意义。

基于非线性有限元算法的空气弹簧横向动态刚度研究

基于非线性有限元算法,建立了轨道车辆空气弹簧的横向刚度计算模型,其中考虑了橡胶特性、帘线层布置、流固耦合及裙板接触等非线性因素。计算结果表明:在研究空气弹簧横向特性时,可以忽略附加空气室与节流孔的作用,但不能忽略应急橡胶弹簧的影响。将空气弹簧的横向反力计算结果与试验结果进行对比,发现两者误差在6%以内,验证了模型的正确性。通过对空气弹簧横向动态刚度的研究发现:空气弹簧横向动态刚度对横向激振的频率与振幅是不敏感的,但对振动的平衡位置十分敏感;空气弹簧的横向动态刚度随平衡位置的增加而增加,且平衡位置越大横向动态刚度的增速越大。这种空气弹簧横向动态刚度的非线性特性,有利于提高轨道车辆的横向平稳性与稳定性。

碟形弹簧的非线性自由振动

研究了碟形弹簧的非线性自由振动,建立了碟形弹簧非线性自由振动的控制方程,采用L-P法推导出了碟形弹簧非线性自由振动的固有频率近似公式,讨论分析了碟形弹簧的振幅、重物质量对其固有频率的影响,为碟形弹簧的设计提供了理论依据。

边界摩擦条件下含有预紧的对合碟簧隔振单元振动与稳定性分析

实际工程中,碟簧类隔振器常简化为线性模型,随着隔振器内部碟簧数量的增加,边界摩擦效应与刚度阻尼非线性等问题导致线性模型失真。为了研究对合碟簧组在考虑边界摩擦条件下的非线性振动特性,提出了一种含有预紧的对合碟簧隔振单元,建立了考虑边界摩擦与预紧条件下对合碟簧组的非线性动力学模型。应用Klotter求解非线性方程的方法,对该对合碟簧隔振单元在基础激励下的受迫振动进行分析计算,得到其固有频率附近的幅频特性曲线方程;基于RouthHurwitz稳定性判定条件,推导并计算出该对合碟簧隔振单元的不稳定区间,并讨论系统参数对该隔振单元非线性振动与稳定性的影响。计算结果表明,幅频特性曲线与稳定区间均仅由系统的非线性刚度三次项无量纲系数α2、黏性阻尼无量纲系数μ1与附加支持力无量纲系数μ2控制,且系统脱离频率Ωb的平方与附加支持力无量纲系数μ2成正比。系统存在异常跳跃状态与不向稳定共振分支跳跃的微共振或无共振状态,并说明了黏性阻尼无量纲系数μ1与附加支持力无量纲系数μ2对这两种状态以及其稳定区间的影响关系。最后,通过定频试验验证模型的准确性。

弹簧阻尼支座对体育场钢结构抗连续倒塌的减振分析

阐述了弹簧阻尼支座减振原理,给出了其构造形式,介绍了拆除构件法中采用非线性动力分析方法的计算原理,以第三届亚洲青年运动会体育场钢结构屋盖作为研究对象,对拉杆系统连续失效情况下结构的响应进行分析,研究弹簧阻尼支座对结构抗连续倒塌性能的影响。结果表明:体育场钢结构屋盖的抗连续倒塌能力良好,拉杆系统连续失效结构悬挑端最大竖向位移为387 mm,挠度为1/90,不会导致结构整体倒塌;构件拆除后,结构立即进入运动状态,结构动能、应变能、悬挑端竖向位移、支座腹杆应力均在拆除瞬间陡增,达到峰值后逐步减小,并随时间增加反复振荡,最后趋于稳定,结构重新达到稳定平衡;采用非线性动力方法计算的悬挑端竖向位移、关键杆件应力略大于静力分析方法,偏于安全;弹簧阻尼支座能有效减小结构动力响应,提高结构防连续倒塌能力,其减振效果受弹簧和阻尼共同影响;当结构采用了弹簧阻尼支座等消能部件时,对结构进行抗连续倒塌分析时应采用非线性动力分析方法考虑消能部件的有利影响。

机枪遥控武器站锰铜基阻尼合金缓冲器非线性有限元分析及试验

机枪遥控武器站缓冲器存在能量吸收率低、二次冲击、刚度过大等现象,导致枪口振动加剧,影响射击精度.针对上述问题,本文基于锰铜基阻尼合金开展新型缓冲器的设计研究.对锰铜基阻尼合金广义分数阶Maxwell本构模型进行有限元实现,开展锰铜基阻尼合金悬臂梁振动特性实验验证子程序正确性.采用遗传优化算法设计了8片对合组合和24片复合组合两种新型阻尼合金碟簧缓冲器,进行非线性瞬态有限元分析发现24片复合组合碟簧缓冲器效果较好,相对原矩形圆柱弹簧缓冲器的振动加速度有效值可降低66.42%.最后通过缓冲器静压试验和落锤试验验证了仿真分析结果.静压试验表明3 kN时24片复合碟簧静态能量吸收率可达37.1%,落锤试验表明其平均动态能量吸收率为63.64%,是原矩形圆柱弹簧缓冲器的1.51倍,最大位移为2.69 mm,相对原矩形圆柱弹簧缓冲器降低30%.