一种计算全三维功率流的新型有限元方法

功率流矩阵传递分析法对复杂隔振系统的分析存在很大的困难,有限元动态分析却可以解决绝大多数结构的振动问题.本文将机械阻抗融入有限元,提出了一种全三维的功率流计算新方法.并应用此方法,基于双层隔振系统模型,分析了上下层隔振器刚度、上下层隔振器阻尼及基座刚度对功率流传递的影响,提出了一些有用的结论.     

某柴油发电机组双层隔振系统振动特性分析

利用Matlab工具箱编写程序对MTU16V396TC53柴油发电机组的双层隔振系统进行计算,分析了采用不同中间质量、钟状罩刚度、上下减震器的刚度及减振器阻尼系数等对隔振效果的影响,为该机组的隔振器选用提供参考依据.     

子系统参数对双层隔振系统隔振特性的影响

为了阐明子系统参数对双层隔振系统隔振特性的影响, 建立了针对带子系统的双层隔振系统的三自由度动力学模型; 推导了一、二级主系统与子系统振幅比的解析式; 分析了3种振幅比随子系统质量比、固有频率比和阻尼比的变化规律; 给出了子系统充当双层隔振系统吸振器时最优参数的解析解和数值精确解; 以中国首批内燃动车动力包为研究对象, 探讨了散热器子系统的刚度、阻尼和质量对动力包双层隔振系统隔振性能以及柴油发电机组和散热器本身振动烈度的影响规律; 得到了最优散热器隔振器刚度的动力包双层隔振系统样机, 并进行了振动试验。试验结果表明: 散热器隔振器刚度大于拐点处刚度1.5倍会严重恶化子系统的振动情况, 其阻尼损耗系数取0.24左右能有效抑制双层隔振系统力传递率和振动烈度比的峰值, 取较大的散热器质量能有效提高双层隔振系统的隔振性能, 减小机组和散热器本身的振动烈度; 经过设计后, 停机工况下二级隔振器最大动反力减小50%, 常规工况下二级隔振器的实测最大动反力为296N, 优于同类水平, 常规工况下机组与散热器实测振动烈度最大值分别为15.45、4.97mm·s-1, 水平优秀。可见, 取较大的子系统质量和阻尼, 并将其视为双层隔振系统的吸振器进行优化设计, 可使双层隔振系统在柴油机启停机工况和常规工况下都具备较优的动力学性能。      

列车用柴油发电机组隔振系统隔振性能分析

针对某型出口动车采用的具有双层隔振系统的柴油发电机组和车体间的隔振问题进行了研究,首先建立了机组双层隔振系统的振动传递模型和隔振性能评估表达式,然后按照柴油发电机组在列车上的安装方式,将其安装在固定于地面的基础台架上,对3种不同的隔振刚度条件进行了隔振性能试验,给出了不同刚度工况下隔振性能随机组转速的变化规律,其结果可为机组隔振系统性能研究和设计提供参考.     

磁流变液隔振器结构优化及仿真研究

分析磁流变液隔振器的工作原理,针对现有磁流变液隔振器高频时隔振能力较差的缺点进行结构优化,并通过示功特性进行仿真分析。仿真结果表明,改善后的隔振器流动性得到了提升,磁流变液隔振器在宽频范围内的循环耗散能量得到了增加,系统隔振性能得到提高。     

隔振抗冲击系统组合优化设计方法

研究了隔振和抗冲击的组合优化设计问题.指出连续性设计思想的弊端,提出组合优化设计方法并建立了系统模型;分析了冲击隔离系统的极限性能及2种实现方法,一种是采用较大阻尼的单个线性元件;一种为无阻尼的多个线性刚度元件.仿真和试验结果表明:在缓冲器的刚度远大于隔振器的刚度时,具有线性刚度和阻尼的缓冲元件最佳阻尼比为0.4的结论仍然成立;通过结构优化设计.无阻尼线性元件同样能够实现性能最优化.     

运用功率流方法对舰艇水下声辐射特性的研究

综合运用两种功率流方法对加装了隔振系统的简化潜艇模型进行分析,首先用导纳功率流法求出输入隔振器基座的归一化功率流,对由隔振器基座、艇体和辐射声空间组成的系统进行统计能量分析,求解出艇体的辐射功率,并通过数值分析研究了隔振装置性能参数对舰艇辐射功率的影响,提出了控制舰艇噪声辐射的一些基本原则.     

浮置板下声子晶体隔振器带隙特性研究

为了提升浮置板轨道的减振效果,阻碍浮置板垂向振动能量向轨下基底的传播,提出了一种基于声子晶体局域共振机理的浮置板轨道隔振器. 运用有限元方法研究了声子晶体隔振器的局域共振带隙特性,并验证了带隙频率范围内声子晶体隔振器对振动的抑制作用;计算了声子晶体隔振器的垂向刚度,建立了三维声子晶体隔振器浮置板轨道有限元模型;计算了整体结构的力传递率与基础加速度响应,并与传统钢弹簧浮置板的计算结果进行了对比. 研究结果表明,声子晶体隔振器存在声子晶体局域共振带隙,对50～150 Hz频带内的振动有抑制作用;声子晶体隔振器与传统钢弹簧垂向静刚度相近,均为6.0 kN/mm;保留了钢弹簧浮置板轨道的低固有频率隔振性能,并且在50～120 Hz频带具有带隙抑制特性,在51 Hz附近力传递率可减小10 dB左右;基础加速度响应在51～150 Hz频带内明显小于普通钢弹簧浮置板轨道,其中51～60 Hz频带内基础加速度相比钢弹簧浮置板轨道减小30%左右. 因此声子晶体隔振器有助于提高浮置板轨道的减振性能.      

非线性Zener隔振系统的动态响应及迟滞特性分析

采用非线性Zener模型表征橡胶隔振系统的力学特性,利用谐波平衡法求得系统响应的近似解析解,通过数值方法及UM软件仿真验证了近似解析解的正确性,给出了一种基于模型近似解析解计算橡胶隔振系统无量纲动刚度与滞后角的方法,分析了参数对系统多不变集共存区间及迟滞特性的影响规律.结果表明:系统多不变集共存区间随刚度比μk的增加而...     

隔振系统混沌控制的研究与实践

简述了线性隔振的机理;回顾了混沌控制的国内外研究现状;提出了通过控制非线性隔振系统的混沌状态来控制其隔振特性的研究思路;给出了一夺研究实践结果,即：具有第二气室的活塞－气缸式空气弹簧隔振器机理与设计,采用辅助顶杆的分频隔振实践,基于脉冲激励的系统隔振特性测定方法。     

内燃机弹性基础隔振系统固有频率偏差分析

利用矩阵摄动法定量地讨论了由于制造误差和参数估计误差所引起的参数偏差对内燃机隔振系统固有频率的影响。在一般的实际参数偏差状况下，引起系统固有频率波动最大达２．８９９Ｈｚ。橡胶元件的刚度波动对隔振系统固有频率的影响最大，转动惯量次之，机组质量的影响最小。     

地铁钢弹簧浮置板高频失效影响分析

在钢弹簧隔振技术领域存在钢弹簧高频失效影响减振效果的说法,部分规范标准也对此有所关注,一些地铁工程对应用的钢弹簧浮置板采取了针对性的技术措施,但目前未见系统的研究成果或测试数据。建立基于地铁典型钢弹簧浮置板技术参数的理想质量 弹簧系统与实体单元质量 弹簧系统两种有限元模型,通过分析两种模型力传递率的差异,得到了地铁钢弹簧隔振器高频失效的频率范围及隔振器阻尼参数对高频失效的影响。结果表明,在地铁环境振动影响及评价的频率范围内,钢弹簧隔振器高频失效对钢弹簧浮置板减振性能的影响可忽略,地铁钢弹簧浮置板无须额外关注钢弹簧隔振器高频失效问题,以避免钢弹簧浮置板结构不必要的复杂化。     

最小振动功率流隔振系统ANSYS优化设计

传统有限元结构动态分析大都集中于模态分析，文中基于ANSYS有限元软件对隔振系统进行优化设计，对隔振器参数和振源布置位置寻优，使得传递到基础的振动能量最小．描述了一实例的计算过程，采用该方法优化后隔振效果的改进十分明显．这种设计方法对大型结构动态设计具有借鉴意义，可应用到工程实际中．     

橡胶金属装配一体式隔振器静态特性的有限元分析

以某型橡胶金属装配一体式隔振器为原型,结合有限元分析软件ANSYS,提出了该类型隔振器的静态特性有限元分析通用方法.文中对该型隔振器的一体式橡胶金属弹性元件的轴向、径向静态特性进行研究;利用ANSYS的单元生死和绑定接触功能来实现弹性元件与金属骨架的装配,建立该型隔振器总成的有限元模型;计算出其3个方向的静刚度,并对有限元计算结果与试验结果进行比较.结果表明:提出的方法是可行的,可推广应用于同类型的隔振器.     

具有缺陷的大功率风电斜齿轮非线性特性分析

针对大功率风电增速斜齿轮系统建立了一个包含齿轮侧隙非线性、制造误差、齿轮偏心和时变啮合刚度的八自由度耦合动力学模型,根据单个斜齿轮具有一个缺陷轮齿时啮合刚度的变化规律,对缺陷轮齿刚度减小到不同程度下系统动态特性进行了研究,利用Runge-Kutta法对大小齿轮分别存在不同程度轮齿缺陷时的系统进行了求解,通过对系统传动误差的分岔图、相图、Poincaré相图及频谱的分析比较,表明缺陷轮齿将使系统非线性振动加强,而且高速小齿轮的轮齿缺陷对系统动态特性的影响更加严重.     

梁纵横耦合振动研究

针对梁纵横耦合振动的非线性运动问题,导出了适用于求解该问题的梁单元非线性刚度矩阵,并提出了相应的具有通用性的有限元解法,可推广到复杂结构求解.通过实例数值计算,分析了梁纵横振动的耦合效应机理,研究表明耦合振动的频率成分是激励频率以及固有频率的加减组合和倍频的结论,因此结构设计时除了考虑使系统的固有频率避开激励频率外,还应考虑避开激励频率组合值.     

轨道结构上隔振垫层的性能分析

就轨道结构上的3个隔振垫层(钢轨垫、轨枕垫、道碴垫)，用电-力类比导纳分析模型进行了传递力与功率流的计算分析，并就3个隔振垫层影响轨道隔振效果的参数(动刚度、损耗因子)、隔振效果从传递力和功率流的角度进行了计算及分析。3个隔振垫层的隔振效果与其参数有关，对不同的频率范围有不同的隔振效果，应针对不同轨道类型运营条件及所要求的隔振效果做具体设计。     

齿轮系统的周期运动及分岔特性

建立了包含时变啮合刚度、综合啮合误差和齿侧间隙等在内的齿轮传动系统非线性动力学模型.对模型进行了无量纲化处理,基于数值仿真,主要分析了时变啮合刚度和综合啮合误差对系统周期特性的影响.结果表明时变啮合刚度和综合啮合误差的改变使得系统的周期运动形式呈现多样化,随着参数值增大,系统的周期运动特性变得相对复杂.     

柔性双层隔振系统振动能量解耦方法及应用

为解决难以利用能量解耦法设计柔性双层隔振系统的问题,提出一种能够表示柔性设备和中间质量弹性模态特点的多自由度模型;基于该模型,提出采用广义弹性力对柔性隔振系统进行解耦的方法,并推广到柔性结构中;以某内燃动车动力总成双层隔振系统为例,基于所提方法探讨了构架弹性模态下刚体振动与弹性振动的耦合情况;最后通过振动实验台验证了该方法的有效性.研究结果表明：机组一级隔振系统垂向频率从12 Hz降低到8 Hz后,系统所有模态频率均得到不同幅度的下降,前两阶刚体振动模态频率下降最明显,分别下降50.00%和49.98%;构架弹性模态频率比机组弹性模态频率更低,影响更大,构架弹性模态频率下降8.32%,机组弹性模态频率下降0.80%;在构架弹性振动模态振动中,构架弹性振动能量所占比例提高14.88%,刚体振动能量所占比例降低90.64%,降低一级隔振系统垂向频率能够提高振动解耦效果,减少振动传递.     

内模控制策略在混合隔振系统中的应用研究

内模控制作为一种独特的控制结构,能够清楚地表明控制系统调节参数与闭环响应及系统鲁棒性的关系,从而兼顾系统性能和鲁棒性.为提高混合隔振系统的隔振性能,将内模控制理论应用于混合隔振系统.分析了混合隔振系统的动力学传递关系;设计了混合隔振系统的内模控制器.仿真结果表明,内模控制效果明显.