船舶辅机双层半主动非线性 隔振系统振动特性分析

文章采用一种修正的Bingham模型建立磁流变阻尼器的非线性力学模型。基于修正Bingham模型建立了船舶双层隔振系统的非线性动力学方程,研究了船舶辅机双层半主动隔振系统的主共振特性,采用平均法得到了船舶辅机双层半主动隔振系统的理论解,并运用Maple数值仿真对理论解进行了验证。分析了船舶辅机双层半主动隔振系统主要参数对系统主共振的影响。研究结果表明:阻尼系数和控制力对主共振时系统的振动传递率影响明显,振动传递随着阻尼系数、控制力的增加而减小;零力速度对系统振动传递率影响很小。     

船舶辅机浮筏半主动非线性隔振系统振动特性分析

磁流变阻尼器因其低耗能、响应迅速等特点而被广泛应用。文章采用一种改进的Bingham模型对船舶辅机浮筏隔振装置中的非线性磁流变阻尼力进行建模。该模型简单且含滞后特性,便于理论分析。对建立的船舶辅机浮筏隔振系统的非线性动力学模型,通过平均法求解船舶辅机浮筏半主动隔振系统的理论解,并运用Matlab对理论解进行数值仿真验证。以力传递率作为评价指标,分析了磁流变阻尼器各参数对隔振效果的影响规律。研究结果可为非线性船舶辅机浮筏隔振系统的设计提供理论依据,从而能更有效地控制船舶辅机的振动。     

基于模糊滑模控制的磁流变半主动最优抗冲击技术

为弥补被动隔振系统抗冲击设计中存在的不足,根据最优抗冲力理论,设计了磁流变阻尼器与隔振器并联的隔振抗冲系统,针对磁流变阻尼器非线性强、冲击时间短幅值大和滑膜控制存在抖振等特点,设计了模糊滑模抗冲击控制器并进行了模拟仿真。仿真结果表明,基于模糊滑模控制的磁流变半主动最优抗冲设计可以在保证设备安全的前提下,减小冲击加速度和系统位移,提高了被动隔振系统的抗冲击性能,具备较好的可控性和鲁棒性。     

海洋平台磁流变模糊半主动振动控制研究

为更有效地减小海洋平台动力响应,采用基于模糊控制算法的磁流变阻尼器对海洋平台的振动进行控制.以海洋平台位移响应误差和误差变化为输入变量、以最优控制力为输出变量,优化设计出模糊控制器,根据磁流变半主动控制算法提供接近于最优控制力的半主动控制力.数值仿真结果表明:在模糊磁流变控制中,无论是对于位移反应、速度反应还是加速度反应都可以实现非常有效的控制.     

半主动浮筏隔振系统的模糊PID控制

对带有电流变液智能阻尼器的半主动双层浮筏隔振系统设计了一种模糊PID控制器.将半主动浮筏隔振系统中间质量的位移及其导数作为模糊控制器的输入,PID控制器的三个增益参数作为其输出,利用电流变液智能阻尼器的阻尼力可随电压变化的特性来降低中间质量的振动.仿真分析了多种激励下浮筏隔振系统的输出力响应.仿真结果表明:与最优被动阻尼和电流变液阻尼器最大阻尼系统相比,模糊PID控制下的半主动浮筏隔振系统的减振效果最好.     

基于磁流变机理的车床减振系统动力学研究

为有效控制外圆车削过程中引起的颤振,本文设计了基于磁流变效应的动力减振装置,建立动力减振器作用下的外圆车削磁流变减振系统动力学模型。利用Matlab对动力减振器作用下的系统幅频响应进行仿真,得到动力减振效果并与阻尼减振效果进行对比;改变动力减振器的阻尼和刚度,得出由磁流变效应引起的阻尼和刚度对减振效果的影响规律,有助于相关车削参数的选取,从而获得较好的减振效果,提高加工精度。     

潜艇浮筏隔振系统的半主动变结构控制

对带有电流变液智能阻尼器的双层浮筏隔振系统设计了一种半主动输出反馈变结构控制器。根据滑模运动方程稳定的 Hurwitz 判据选择滑模面矩阵。半主动控制条件限制电流变阻尼器可控阻尼力对隔振系统做负功,耗散振动能量。仿真分析了浮筏隔振系统在扫频激励信号下的力传递率及在双频激励信号下的输入力与输出力曲线。同时还仿真分析了双频激励信号作用下半主动静态输出反馈变结构控制下的双层浮筏隔振系统在系统参数出现摄动时的鲁棒性。仿真结果表明：半主动输出反馈变结构控制下的浮筏隔振系统的减振效果要远好于最优被动阻尼系统,对系统参数摄动也具有很强的鲁棒性。     

基于MR阻尼器的单自由度系统减振特性分析

在不同频率和振幅的正弦激励下,研究了基于磁流变阻尼器的单自由度弹簧阻尼系统的振动特性,分析了磁流变阻尼器的减振控制效果.主要通过建立磁流变阻尼器的振动实验模型,并在不同激励工况下测试了系统的振动特性.研究结果表明:系统在低频区30Hz内随着激励振幅和频率的提高减振效果越好,且激励频率对减振效果的影响更明显.当激励频率与系统一阶固有频率接近时,系统也具有良好的减振效果.     

波浪荷载作用下海洋平台半主动控制试验研究

为研究半主动控制方法对波浪荷载引起海洋平台振动控制的效果及特点,以一典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1∶50比例设计海洋平台结构模型,以磁流变阻尼器为半主动控制实现装置,优化设计半主动控制系统.在此基础上进行了规则波和不规则波2种工况下波浪水池模型试验,对平台在波浪荷载作用下的减振效果进行了研究.试验结果表明:磁流变阻尼器半主动控制系统能够对平台结构的振动进行有效地控制,且控制效果较稳定.     

轻型TLP垂向振动的磁流变阻尼器半主动控制研究

将磁流变阻尼器引入到轻型TLP的垂向半主动控制中.使用水动力软件AQWA求取轻型TLP频域内的一阶力、二阶力等水动力参数,通过MATLAB语言编写程序,选取线性二次型经典最优控制（LQR）算法和限界Hrovat半主动最优控制算法,通过对安装了磁流变阻尼器的TLP的垂向半主动控制进行数值模拟,并与采用LQR算法的主动控制以及无控状态进行对比,表明其具有良好的减振效果.     

隔振器参数对船舶动力机械系统隔振性能的影响分析

以半主动控制技术为参考背景,借助Ansys计算分析工具建立机械隔振系统有限元模型,分别计算分析了隔振器刚度和阻尼参数的改变对系统隔振性能的影响。结果表明,研究内容具有一定的参考价值,并可在数据分析的基础上进行半主动控制技术仿真研究。     

船舶推进轴系纵横耦合非线性动力学分析—叶频激励下横向主共振响应

在考虑Von Karman非线性位移—应变关系下,基于Hamilton变分原理建立了船舶推进轴系纵横耦合非线性动力学方程。利用Galerkin方法,导出系统第一阶模态振动微分方程,采用多尺度法求解该方程。获得了叶频激励下横向主共振响应方程组,利用伪弧长延拓法数值求解了该方程组的平衡解并分析了其稳定性。探讨了支承刚度、激励载荷、螺旋桨质量、阻尼比以及细长比对轴系纵横耦合效应的影响。研究表明:细长比越小,激励载荷越大,阻尼比越小,系统纵横耦合效应越强;增加后艉轴承刚度可以抑制纵横耦合效应,增加前艉轴承以及推力轴承刚度则增强纵横耦合效应,而中间轴承对其没有明显影响;与线性模型相比,纵横耦合效应使轴系横向共振时的频率大于其线性固有频率,在某些激励频率处,幅频响应曲线上存在多解使幅值出现跳跃现象。分析结果对船舶推进轴系的设计有指导意义。     

Hysteretic damping model for laterally loaded piles

Fatigue assessment is a critical design aspect for many offshore structures. Soil-foundation interaction has a direct impact on the system dynamic response of these structures. While the stiffness of the soil-foundation interaction influences the system's natural frequency, the damping influences the amplification of the structural response to environmental excitations. This paper presents a simplified model for estimating the soil damping due to nonlinear soil response for pile foundations, which have wide applications in the offshore industry, such as for supporting jacket platforms, wind turbines and wellhead facilities. The proposed model is fundamentally linked to the damping response of the soil measured at element level therefore it offers design engineers an efficient and accurate way to estimate soil-pile interaction damping based on site-specific soil data. Approaches to include the suggested model for structural analysis are also proposed.     

弹性基础上单层隔振系统功率流传递特性研究

利用振动能量的传递与变化来描述系统的振动状态具有诸多优点,功率流作为隔振系统中能量传播的一个衡量指标,可以方便地分析机械振动的传播路径与隔振系统的隔振效果.本文将柔性基础上的单层隔振系统简化为四边简支薄板基础上的单层隔振系统模型.通过对模型的分析和数值计算,可以考察各变量对于隔振效果的影响,通过不同的方式来评估隔振系统的隔振效果,将功率流概念运用到隔振效果的评估中,分析其中的差别和相似点,为隔振系统的设计与评估提供指导.     

吊艇架非线性阻尼优化设计

针对吊艇架减摆系统,设计了减摆罩基于母船横摇、纵摇两个自由度的解耦的阻尼结构,使阻尼器的减摆作用相互独立,互不影响。建立了该种减摆结构的数学模型,提出了利用船舶摇摆谱密度对数学模型进行了统计线性化分析,通过最优计算得出最优阻尼阀开口,针对被动减摆装置的局限性,利用模糊方法设计了最优阻尼的半主动控制策略。     

不同阻尼情况下减振浮筏振动响应计算研究

提出一种计算减振浮筏系统振动响应的方法，建立浮筏系统力学模型，研究阻尼对系统响应的影响，并以一实际浮筏系统为例，分别使用振型叠加法与数值积分法计算了位移，速度响应及传递至基础的力、所得结果完全一致。     

考虑基础柔性的隔振系统功率流特性分析

根据舰船机械设备安装特性及隔振要求,建立包含机械设备、隔振器和柔性基础的数学模型并对其求解,得到隔振系统在简谐激励下的响应及传递功率流计算公式,讨论了隔振系统中设备质量、隔振器刚度和阻尼、柔性基础刚度和阻尼等参数对隔振能力的影响。理论表明,适当增大机械设备质量、隔振器阻尼及柔性基础阻尼能提高系统隔振能力,较大的隔振器刚度不利于隔振,而基础板柔性对隔振系统的影响与激励频率有关,并给出了柔性基础隔振设计中参数选取的一般规律。     

聚氨酯隔振器试验建模与参数辨识

通过试验与理论相结合的方法,对聚氨酯隔振器进行动态特性研究,建立了隔振器的非线性弹性复合阻尼模型,该模型将恢复力分解为非线性弹性力和非线性阻尼力两部分,并用试验数据辨识出了模型中的参数.对比理论与试验结果表明:所建立模型能够很好地描述隔振器的非线性迟滞特性,为以后隔振系统动态特性研究奠定了良好基础.