A novel semi-active TMD with folding variable stiffness spring

An innovative variable stiffness device is proposed and investigated based on numerical simulations. The device, called a folding variable stiffness spring （FVSS）, can be widely used, especially in tuned mass dampers （TMDs） with adaptive stiffness. An important characteristic of FVSS is its capability to change the stiffness between lower and upper bounds through a small change of distance between its supports. This special feature results in lower time-lag errors and readjustment in shorter time intervals. The governing equations of the device are derived and simplified for a symmetrical FVSS with similar elements. This device is then used to control a single-degree-of-freedom （SDOF） structure as well as a multi-degree-of-freedom （MDOF） structure via a semi-active TMD. Numerical simulations are conducted to compare several control cases for these structures. To make it more realistic, a real direct current motor with its own limitations is simulated in addition to an ideal control case with no limitations and both the results are compared. It is shown that the proposed device can be effectively used to suppress undesirable vibrations of a structure and considerably improves the performance of the controller compared to a passive device.

一种宇航轴向电涡流阻尼器的研究设计与试验

相比于传统阻尼器,电涡流阻尼器具有结构简单、寿命长、非接触、无摩擦、无磨损等优点[1],在振动控制领域方面未来具有很好的应用前景。在电涡流阻尼器设计时,最关键的阻尼器特性需要在永磁体厚度、导体材料及导体长度等体积和重量约束条件下不断优化迭代获得的最优结果才有意义。本文针对某宇航领域使用的阻尼器任务需求,采用Ansoft软件二维瞬态磁场分析和结构约束条件,提出一种空间结构紧凑的双弹簧片结构电涡流阻尼器方案,并重点分析对永磁体厚度、导体材料、导体长度以及铜磁间隙等相关参数与阻尼系数之间的变化规律,获得阻尼系数最优的阻尼器,同时进行了弹簧片形状和刚度设计。最后,根据相关理论分析和设计后采用半功率带宽法获得阻尼器的阻尼比、一阶固有频率和阻尼系数,并通过了刚度试验和寿命试验,最终符合任务要求。

半主动空气悬架的整车仿真分析及优化

为研究空气弹簧在半主动悬架中的突出优势以及空气弹簧的优化策略,文章基于某成熟车型的整车动力学模型,首先建立天棚阻尼控制策略的阻尼控制算法,再搭建相应的空气弹簧模型;其次,根据空气弹簧的特性进行不同载荷状态下的空气弹簧基准刚度设计,并结合悬架隔振性能和悬架冲击性能对空气弹簧刚度进行优化;最后,通过与基础被动悬架车型的仿真结果对比,验证了优化方案的有效性。结果表明,半载和满载状态下,悬架隔振性能在鹅卵石路面提升分别约19.78%和28.92%,在比利时路面提升分别约15.12%和21.52%,悬架冲击性能提升分别约54.55%和60%。该研究方法与空气弹簧的工程开发和应用较为贴合,可有效降低空气弹簧的开发周期及成本。

带有连接管路的空气弹簧动力学模型研究

利用气体热力学方程和流体力学输运公式推导了空气弹簧-连接管路-附加气室模式的空气弹簧动力学模型,研究分析了连接管路的长短、管径大小以及管内气体质量对悬挂性能的影响。

新型三维隔震装置力学性能试验研究

基于铅芯橡胶隔震垫、组合碟形弹簧和钢板阻尼器的各自力学性能特点,设计开发出一种新型的三维隔震装置,首先简要介绍了该三维隔震装置的组成构造和力学性能设计方法;通过一足尺三维隔震装置分别进行了水平向和竖向力学性能试验。试验结果表明,该三维隔震装置具有构造合理、传力机制明确等优点,在水平向和竖向都能够具有适宜的隔震刚度和阻尼耗能性能,并且在较大水平剪切变形时仍具有良好的整体稳定性。

基于ADAMS微型观光旅游电动汽车平顺性优化

基于国内所研制的微型观光旅游电动汽车平顺性差的缺点,以多体动力学理论为基础,在ADAMS/Car中建立唐山市电动汽车重点实验室前期研制的微型观光旅游电动汽车虚拟样机模型。分析并建立其前后悬架系统弹簧刚度和减震器阻尼约束条件,采用正交实验法在ADAMS/Car Ride中对整车进行各参数组合的平顺性仿真分析。获得前后悬架系统参数对此微型观光旅游电动汽车平顺性影响主次顺序,最终得到前后悬架弹簧刚度和减震器阻尼匹配的相对最优解。大幅度改善了此微型观光旅游电动汽车平顺性,并为进一步提高其平顺性指引了优化方向。

组合式颗粒阻尼器的减振实验研究

提出了一种新型结构的组合式颗粒阻尼器,该阻尼器采用两层减振结构,外层为弹簧减振,内层为塑性阻尼减振。改变颗粒填充率、腔体间隙、弹簧刚度和填充颗粒材质后,研究了不同结构参数对该阻尼器减振性能的影响。结果表明:组合式颗粒阻尼器比传统的颗粒碰撞阻尼器具有更优秀的减振性能;钢球和颗粒的体积比约为1∶2且弹簧刚度值为主系统刚度值的10%以下时具有最好的减振效果;改变填充颗粒材质对减振效果影响不显著。

门上设置弹簧与阻尼器的防护门抗爆性能的理论与数值分析

采用理论与数值分析方法研究在门上设置弹簧和阻尼器提高防护门抗力的可行性及有效性。首先,利用第二类Lagrange方程,建立了门体上设置弹簧和阻尼器结构的三自由度等效体系简化分析模型,系统研究了刚度系数、阻尼系数和质量比对防护门动力响应的影响特点与规律,结果表明:仅在刚度系数和阻尼系数较小的情况下,上述措施可以有效降低防护门的跨中位移,但此时门上辅助结构的位移太大;在刚度系数较大而阻尼系数较小的情况下,防护门与门上辅助结构之间存在共振现象;在刚度系数和阻尼系数都足够大的情况下,上述措施作用仍然十分有限。其次,对典型的防护门结构进一步进行了精细化非线性有限元分析,计算结果再一次表明门上设置弹簧和阻尼器难以有效提高防护门抵抗核爆和化爆荷载的能力。

碟形弹簧竖向减震装置的性能试验研究

基础隔震技术是目前应用最广泛的结构控制方法,但是,目前这种技术只是最大限度地减少或隔离水平地震作用,而对竖向地震作用几乎没有影响。为改善隔震技术在隔离竖向地震中的限制,研制了一种由碟形弹簧和粘弹性阻尼器组合而成的碟形弹簧竖向减震装置,并对其进行了在静载和动载作用下的力学性能试验研究,给出了该装置在竖向静力和动力作用下的等效刚度和阻尼比,建立了恢复力模型,试验研究表明,碟形弹簧竖向减震装置能有效的解决竖向大承载力和竖向阻尼的难题,力学性能优良且稳定,加工制作容易,是一种比较理想的竖向减震装置。

空气悬架系统参数匹配研究

分析了空气弹簧的非线性弹性特性,建立了空气悬架系统振动的动力学模型,提出了空气弹簧与减振器参数匹配的计算方法及双向作用减振器伸张阻力和压缩阻力的匹配原则,以WG6111EH空气悬架大客车参数匹配为例,通过matlab/simulink模型仿真优选刚度和阻尼参数,试验结果表明,优选出的参数匹配合理,能满足汽车行驶平顺性及操纵稳定性的综合要求。

阻力伞拉直过程的影响因素分析

采用质量阻尼弹簧模型分析了阻力伞拉直过程的影响因素,包括引导伞阻力面积、伞系统弹性模量以及线密度等。分析表明,在200～300km/h的放伞速度范围内,阻力伞的拉直时间和最大下落距离随放伞速度的增大而减小,而阻力伞系统的张力变化则相反;增大引导伞阻力面积或减小伞系统线密度,能明显地减小拉直时间和最大下落距离;阻力伞系统的弹性模量对拉直过程中运动轨迹的影响相对较小。放伞速度、引导伞阻力面积与阻力伞系统线密度是影响阻力伞放伞拉直过程的关键因素,该研究可为阻力伞系统工程设计提供分析依据。

圆柱螺旋弹簧式三维减振器减振性能分析

根据分析,设计并制造了三种结构的三维减振器,并利用三轴振动测试台对其进行了三维减振性能实验验证,实验结果表明,所研制的三维减振器能够实现三维减振,而且性能指标满足使用要求。

挤压油膜阻尼器失效问题分析

说明了研究挤压油膜阻尼器（简称ＳＦＤ）减振失效的意义．首先，介绍了国际上研究ＳＦＤ的Ｊ．Ｗ．Ｌｕｎｄ、Ｅ．Ｊ．Ｈａｈｎ、Ｒ．Ｈｏｌｍｅｓ、Ｒ．Ａ．Ｃｏｏｋｓｏｎ和Ｅ．Ｊ．Ｇｕｎｔｅｒ等五个学术集团，归纳出他们谈论到的有关挤压油膜阻尼器失效的观点，特别着重指出了挤压油膜阻尼器失效的不正确设计．失效的现象是过不了临界和导致转子支承系统产生双稳态特性．避免失效的方法是：调整油膜间隙与不平衡量间的关系，应用全油膜，限制不平衡量和采用弹性支座．本文的结论是：假如设计参数选择不当，挤压油膜阻尼器不仅不能减振，反而会导致转子支承系统工作不稳定或过不了临界．

AVS/D半主动振动控制结构的抗震设计方法探讨

本文介绍了AVS/D半主动控制系统的工作原理,参照现行抗震设计规范的设计思想,提出了AVS/D半主动控振结构的抗震设计方法,并针对具体结构控制系统的工作性能,探讨了结构设计中关键参数:主体结构的地震力折减系数和薄弱层层间位移相对控制率的确定方法,最后通过实例分析验证了该方法的可行性。

上部结构刚度对桩基地震动力响应的影响

用整体有限元方法进行桩-土-结构动力相互作用体系的地震反应分析。在土体侧向的边界节点处用弹簧并联阻尼器来进行模拟;在土体平面应变单元和桩体梁单元连接处,用补充约束方程进行节点耦合,使两种不同类型单元满足连续条件。结合典型工程实例求出了三种上部结构刚度下体系1至6阶的自振周期和桩基的动力响应,并进行了分析和比较,得到了在水平地震荷载作用下上部结构刚度的增大将增大桩基的内力及水平位移的响应,且桩顶及桩身处于第一个软硬土层交界面处的截面的内力尤为突出等结论。

ZYJ－1型单体液压支柱检测仪的研制

介绍了研制的ＺＹＪ－１型单体液压支检测仪。它具有检测支柱阻力和刚度一体化等特点。

柴油机扭振减振器的板簧刚度与强度模型和计算方法研究

簧片组的刚度与强度对板簧扭振减振器的减振效果与工作可靠性起决定性作用。基于Bernoulli-Euler梁模型,推导了柴油机板簧扭振减振器的扭转刚度和弯曲应力计算公式,编制了相关计算程序和计算工具,为减振器的设计和使用提供了计算工具。给出了扭转刚度的有限元分析方案和步骤,并检验了力学模型和计算公式的准确性。研究了铜垫片尺寸、簧片的厚度等参数对刚度、强度的影响规律,以指导扭振减振器的设计。

颗粒碰撞环形调谐质量阻尼器的设计与实验

石化企业中缓冲罐、管道、压力容器及换热器等圆筒形设备普遍存在振动。采用低元化模型和等效质量辨识法,对调谐质量阻尼器在此类连续系统中的振动控制机理进行研究,设计一种便于安装的新型颗粒碰撞环形调谐质量阻尼器。理论推导阻尼器环向对称布置弹簧的综合刚度,测量颗粒碰撞阻尼系数,得到了最优调谐参数的阻尼器。运用MATLAB对不同阻尼比的阻尼器减振特性进行仿真,并设计悬臂钢结构圆筒模型作为振动控制对象。对结构1阶模态频率附近的振动控制情况进行实验,对比有无颗粒阻尼下的减振效果差异。结果表明,设计的颗粒碰撞阻尼器能够有效抑制圆筒设备各方向振动,且减振频带大幅度拓宽。这种环形设计思想和颗粒碰撞阻尼可以对调谐质量阻尼器提供更大的应用空间。

支承形式对正放四角锥网架抗火性能的影响

采用ANSYS非线性有限元分析软件,建立正放四角锥网架在高大空间火灾作用下的热-结构耦合有限元计算模型.考虑边界不同支座弹簧刚度的影响,对该模型在火灾均匀温度场中的全过程反应进行数值模拟计算,同时研究均匀升温条件下杆件的内力变化情况.结果表明:采用不同支承形式时,无论法向弹簧刚度多大,周边支承形式的网架结构临界温度均最高,具有更优越的抗火性能;采用同种支承形式的正放四角锥网架时,其法向弹簧刚度越大,临界温度越高;在升温过程中,法向弹簧刚度大小对同一上弦杆内力影响较小;均匀升温条件下,各上弦杆件内力呈现出由角部向跨中先减小后逐渐增大,沿网架边界由角部向中间逐渐减小的变化趋势,随着弹簧刚度的增大,内力最大杆的位置由角部转移到跨中.

注压成型硫化内压对锥形橡胶弹簧性能影响的研究

以采用注压成型工艺生产锥形橡胶弹簧为例,研究硫化内压对锥形橡胶弹簧外观质量和物理性能的影响。结果表明:锥形橡胶弹簧硫化时胶料用量增大,硫化内压增大,锥形橡胶弹簧的压缩高度和垂向刚度增大,但胶料用量过大会影响产品外观质量;硫化内压增大,锥形橡胶弹簧的耐屈挠疲劳性能、抗蠕变性能以及金属-橡胶粘合强度提高,产品综合性能改善。