科隆蛋扣件区段双重钢轨吸振器对钢轨波磨的抑制效果研究

目的研究科隆蛋区段双重钢轨吸振器对钢轨波磨的抑制效果。方法首先,结合现场建立轮对-钢轨-吸振器系统的有限元模型。然后,基于摩擦自激振动理论,采用复特征值法与瞬时动态法对单重和双重钢轨吸振器的抑制效果进行对比。进而,采用谐响应分析探究双重钢轨吸振器对钢轨波磨抑制效果提高的原理。最后,对双重钢轨吸振器的关键连接参数进行参数化分析,基于最小二乘法对其进行多参数拟合求最优解。结果轮轨系统有3个不稳定振动频率228.57、480.97、1181.60 Hz,单重钢轨吸振器对其的抑制效果分别达到了15.20%、100%、20.19%,双重钢轨吸振器对其的抑制效果达到了15.20%、100%、100%。双重钢轨吸振器调谐频率分别为183.64、473.62 Hz。对比参数优化前后,经过优化连接参数后的轮对-钢轨-吸振器系统的复特征值实部较小,为33.683。结论双重钢轨吸振器因其2个调谐频率能更好地抑制轮轨系统的多个不稳定振动频率,从而对钢轨波磨的抑制效果更好。减小连接刚度和增大连接阻尼能提高其对钢轨波磨的抑制效果。当双重钢轨吸振器的下质量块垂向刚度为22.7×107 N/m、上下质量块垂向刚度为1.856×107 N/m、连接阻尼为6 N·s/m时,能有效地抑制科隆蛋扣件区段钢轨波磨的产生。

手性超材料惯容吸振器的扭转振动抑制研究

惯容结构常用于振动抑制中,有着较为良好的减振效果.而惯容与吸振器结合的新型吸振器具有轻量化的优点,然而设计复杂的惯容结构限制了惯容吸振器在振动领域的广泛应用.针对这一局限性,设计一种具有简单高效惯容结构的手性超材料惯容吸振器(CIDVA).首先引入了手性超材料的压缩−扭转耦合效应,并利用该效应放大惯容盘的扭转行程,形成惯容机制.为了保证惯容机制的可行,设计一种辅助机构来保证手性超材料的运动.其次研究了CIDVA结构和工作原理并进行有限元仿真分析,计算和验证其惯容放大常数.并在此基础上建立了CIDVA−主系统的动力学方程,对CIDVA−主系统在稳态和瞬态激励下的扭转振动抑制能力进行了研究,并与锁定CIDVA进行了对比.接着对惯容有效性进行了分析.最后,基于试验验证了CIDVA对主系统的扭转抑振能力.结果表明,CIDVA能在瞬态和稳态激励下有效抑制主系统扭转振动,且相较于传统DVA,能节省自身10倍以上的转动惯量.为DVA实现轻量化设计和高效的振动抑制提供了新思路和方法.

一类立方非线性吸振器的能量传递和耗散研究及参数设计

应用立方非线性能量阱对结构振动抑制时,合理的选择和设计立方非线性刚度能大幅度提升振动抑制效果。论文从能量传递和耗散的角度,基于非保守系统的能量传递和耗散近似关系,提出一种理想立方非线性吸振器的刚度设计方法,使得吸振器在此类非线性中能够达到最高的振动抑制效率。针对一类具有线性和立方刚度组合形式的非线性吸振器振动效果问题,基于复变量平均法分析保守系统能量完全传递时相轨迹特性,得到此时初始能量、质量比需满足的条件;分析了耦合非线性振子的非保守系统刚度系数对线性振子的振动抑制效果,基于提出的立方刚度设计方法,确定最大能量耗散率时组合刚度参数设计范围。最后通过数值仿真验证了结论的正确性。

非线性减振器抑制旋转叶片受迫振动响应

采用非线性减振器NES(Nonlinear Energy Sink)抑制旋转叶片的受迫振动响应。首先采用拟Hamilton原理建立了旋转叶片与NES耦合系统的动力学方程,并采用Galerkin离散得到了系统的非线性常微分方程组。而后采用谐波平衡法求得了旋转叶片受迫振动一阶响应幅值的解析表达式。最后分别讨论了转速、NES质量、阻尼、非线性刚度和安装位置对振动抑制的影响。分析发现,NES能够随着转速的变化自动匹配叶片的共振频率,从而起到降低叶片共振响应的作用。另外,增大NES质量、阻尼、非线性刚度或将NES安装在靠近叶片自由端都能有效降低叶片的共振响应。

非线性吸振系统的若干问题

本文对非线性吸振器(NLDVA)的原理、构造与设计中若干重要问题进行综述评论,这些问题包括:NLDVA的优越性,NLDVA的实现,非线性振动现象的影响,NLDVA中的响应分析方法,NLDVA的优化目标,干摩擦的影响.

螺旋曲梁宽带动力吸振器效果评价

采用实验的方法,对宽带波导动力吸振器的吸振效果用多种评价方法进行评价,并将几种方法作比较,进而通过测量安装动力吸振器的结构和安装与动力吸振器同样质量的质量块的结构振动情况对比,证明:螺旋曲梁宽带动力吸振器的吸振效果良好,附加质量对吸振的效果影响不大。

基于垂向振动负效应的新型轮毂电机电动汽车平顺性影响

为解决轮毂电机电动汽车非簧载质量过大导致的垂向振动负效应问题,提高车辆行驶平顺性和安全性能。以一种定子悬置的新型轮毂电机电动轮为研究对象,建立考虑吸振器效应的1/4车辆垂向动力学模型,研究定子质量转移构型对电动轮垂向振动特性及整车平顺性响应的影响;在此基础上,基于电动轮系统的振动传递路径特性,以电机定子和整车质心位置的加速度响应值为优化目标函数,通过Patternsearch理论方法对橡胶衬套的刚度和阻尼进行优化设计与分析。结果表明,该电动轮结构形式及参数优化设计能有效改善轮毂电机电动汽车行驶平顺性能,为新型电动轮结构及整车动力学特性进一步优化提供了参考。

非线性吸振器的研究

本文研究非线性吸振器的力学特性,从理论上探讨了含三次非线性的系统对拓宽吸振器有效频带的作用。最后,以几组不同参数的计算结果为例,与线性吸振器及无吸振器情况下的振幅——频率曲线相比较,来展示本方法的有效性和优越性。同时也表明,选择适当的参数,完全有可能使吸振器符合工程实际中对有效频率带宽的要求。因此,本方法具有较高的实用价值和较好的工程应用前景。

空气-磁流变液半主动型动力吸振器的研究

为实现高振幅削减百分比的带宽制振,提出一种具有可调刚度和可调阻尼的半主动型动力吸振器。刚度装置为空气弹簧,改变空气弹簧内两气室的初始高度和初始气压可以改变刚度;阻尼装置为磁流变液阻尼器,改变阻尼器内线圈电流大小可以改变阻尼力。计算空气弹簧的刚度、气室的初始高度、气室的初始气压之间的函数关系;计算磁流变液阻尼器的阻尼力和线圈电流之间的函数关系;仿真探究动力吸振器的制振效果。结果表明:该空气-磁流变液半主动型动力吸振器最多可以削减45%的主质量振幅,可以有效抑制主系统的共振。