基于动柔度方法的管路动力吸振器设计研究

[目的]载流管路系统在受到外界激励时会引起振动,为减小载流管路的振动,研究动力吸振器的减振特性,[方法]基于动柔度方法中的被动修改法,推导得出附加弹簧质量系统的多自由度系统的动柔度矩阵,并对该多自由度系统中的目标自由度进行零点配置,使该自由度下的相应振动得到抑制。在此基础上,设计一种管路动力吸振器,并应用到载流管路上进行实验,以验证其减振效果。[结果]结果表明:设计的管路动力吸振器能够较好地吸收目标频率下的振动,且在目标频率相同时,吸振器的调谐质量越大,吸振效果越好。[结论]此管路动力吸振器安装拆卸方便、适用范围广,可为管路减振研究提供一定的参考。     

基于欧拉梁的管路吸振器振动特性研究

针对用吸振器控制管路系统振动线谱传递的问题,本文用欧拉梁振动理论建立横向激励下管路—吸振器的连续体振动模型,用有限元方法验证模型的准确性,研究激励及吸振器安装位置、控制对象和支撑刚度等对控制效果的影响规律。研究表明,激励及吸振器安装位置对吸振器抑振效果影响很大,以管路系统模态频率或激励频率为控制对象时存在较大差异,管路的支撑刚度只在一定范围内对系统一阶固有频率有重要影响。     

新型三向管路动力吸振器设计方法研究

文章针对管路的低频线谱和三向振动传递的特点,设计了一种新型悬臂梁式动力吸振器结构。基于梁的波动理论和结构阻抗分析法,推导了吸振器插入损失计算公式。通过参数分析获得了吸振器质量、弹簧片尺寸与其减振效果之间的定量关系。试验结果表明,该文提出的吸振器设计方法和吸振器结构能够达到预期的减振效果。     

悬臂梁动力吸振器在舰艇变流机组上的应用研究

为了降低舰艇变流机组传递至基础的振动,机脚位置加装了悬臂梁动力吸振器。分析了变流机组的振动特性,研究了悬臂梁动力吸振器的基本原理,并对其减振效果进行了仿真验证;在此基础上,为了确保悬臂梁动力吸振器的减振效果,提出了悬臂梁动力吸振器的调试方法以及使用、维修基本要求。     

基于ANSYS的舰船桅杆振动半主动神经网络控制仿真

舰船桅杆在风载、船舶横摇惯性载荷以及由螺旋桨引起的桅杆基础加速度激励等载荷作用下,其顶部雷达处会产生较大的转角振动,严重影响雷达追踪的分辨率.文中以磁流变液阻尼器(Magneto-Rheological Damper)为作动器,采用神经网络模拟该阻尼器的逆向动特性,并运用独立模态空间控制算法设计了半主动控制系统.研究了基于ANSYS平台的振动半主动控制实现方法,并最终在ANSYS中实现了基于磁流变阻尼器的舰船桅杆振动半主动控制.数值计算结果表明,文中设计的控制系统能有效地减小桅杆顶部雷达的转角振动,基于ANSYS实现结构振动控制仿真是可行的.     

管路阻尼敷层减振效果评估研究

文章对舰船管道外表面进行了不同面积粘性阻尼敷设,从理论、仿真和试验三方面对阻尼的损耗因子、管道的振动传递损失进行了分析,建立了包含阻尼减振措施的管路声学评估方法,获得了阻尼材料在管路振动控制方面的应用方法和和规律。研究结果表明:管道与阻尼层的截面惯性矩对阻尼吸振效果起着关键作用,由于截面惯性矩的作用,管壁上敷设约束阻尼要优于自由阻尼。同时阻尼敷设位置也影响着吸振效果。     

控制船舶轴系纵向振动的动力吸振器参数优化研究(英文)

在船舶轴系中安装动力吸振器是减小船舶轴系纵向振动的有效方法,而动力吸振器的参数合理优化配置是控制轴系纵向振动的重要手段。将船舶轴系等效为多自由度系统,基于有限单元法建立船舶轴系纵向振动运动模型,并通过加装动力吸振器用于控制船舶轴系纵向振动。运用重分析方法求解轴系运动方程得到推力轴承处的力传递率和能量传递率,将二者作为评价动力吸振器对轴系振动控制效果的指标。在研究轴系响应频率范围内,提出将求解全局最优解较强的遗传算法与多目标优化算法相结合以优化动力吸振器参数;并且研究特定共振峰消减的参数优化问题。最后通过算例,比较不同目标函数以及动力吸振器不同安装位置对轴系纵向振动控制的影响,验证文中优化算法的可行性。     

海洋平台低频线谱振动控制方法研究

针对已建海洋平台结构低频（30Hz以下）线谱振动控制难题,基于吸振原理,开展了低频线谱振动控制方法研究。讨论了动力吸振器与振动系统主结构最优质量比、阻尼比、频率比的取值范围,以及动力吸振器最优布置数量、布置位置等。以典型海洋平台板架结构为例,建立有限元模型,验证了动力吸振系统化方法的有效性,在此基础上,针对某海洋平台振动超标问题,开展了动力吸振系统化方法的工程应用研究,旨在为海洋平台低频线谱振动控制提供方法依据。     

基于功率流的宽带复式动力吸振器优化设计

本文以简支薄板为主振系统，对其附加复式动力吸振器，提出以输入系统的净功率流在整个激励频带内的总声功率级为控制量的优化设计方法。通过算例，将普通动力吸振器与复式动力吸振器的吸振效果进行对比，揭示了复式动力吸振器适合于弹性体振动控制的宽带吸振性能；对复式动力吸振器结构参数优化以及结构参数与安装位置的联合优化设计的研究，表明吸振器的安装位置对其吸振效果影响很大；另外还研究了质量比与吸振效果的关系，为复式动力吸振器在弹性振动控制中的推广应用奠定了基础。     

基于多目标粒子群算法的动力吸振器参数优化和决策研究

动力吸振器在船舶领域得到广泛应用.在船舶振动控制中需要寻找吸振器的最优参数,即最优频率比、最优阻尼比和最优质量比,使得结构在不同的频率激励下获得最好的减振效果.本文将基于多目标粒子群算法的优化技术与多属性决策方法联合运用,针对主系统存在阻尼的减振系统,研究了动力吸振器参数优化和决策问题.对于多目标优化问题,采用多目标粒子群算法(α-MOPSO)求出Pareto最优解,基于熵方法得到属性权重,用逼近理想解的排序方法(TOPSIS)对Pareto最优解给出排序.文中给出了4个设计参数、2个目标函数的动力吸振器优化设计算例.计算结果表明,文中提出的联合方法能够有效应用于动力吸振器的参数优化.     

地震载荷作用下海洋平台振动控制仿真研究

分别以海洋平台的前三阶固有频率作为被控频率，振动控制系统的参数在最优参数区间内取值，应用ANSYS有限元分析软件，对海洋平台在三维地震载荷作用下的振动控制进行仿真研究。结果表明，地震载荷作用下，振动控制系统具有明显的减振效果，减振率都在60％以上。控制平台的第一阶固有频率可以得到很好的振动控制效果。同时控制平台的前二、三阶固有频率，振动控制效果存Y和Z方向有所提高，分别为10％和20％左右。     

减小船体艉部振动的动力吸振器研究

采用有限元法研究了动力吸振器减小船体梁结构谐波振动响应的有效性。在本文研究中利用由文献[1]给出的最优调谐参数，采用直接法计算谐波激励下船体结构的频率响应特征。本文分析了动力吸振器三种不同配置的情况，用来研究它们对减小船体谐波响应的敏感性和适用性，为动力吸振器的实船应用提供了理论依据。     

Vibration reduction of main hulls using semiactive absorbers

A semiactive-type absorber for vibration reduction of main hull girders was investigated. The semiactive absorber system includes a moving mass, support springs, dynamic dampers, and a control system. Only a small electrical power supply is needed for control of the damper valve and the operation of the control system. In this paper, the dynamics of the ship's hull and the constraints of the semiactive absorber are described first. Then, a suboptimal operation law is derived based on the properties of the absorber and the theory of optimal vibration reduction. The numerical simulation results show that the semiactive absorber is more efficient in hull vibration reduction than the passive absorber during critical periodical excitation from the propeller. The vibration caused by multifrequency excitation can also be suppressed by the semiactive absorber. In terms of effectiveness, the semiactive absorber is almost as effective as the active absorber. In particular, the performance of the semiactive absorber is excellent in the reduction of high-frequency fluctuations.List of symbols C _h ⁽ⁱ⁾ damping matrices of the segmenti - C _sb structural damping coefficient of bending - C _ss structural damping coefficient of shear - C _v hydrodynamic damping coefficient - EI flexural rigidity - f _a force generated by the absorber - f _ad damper force of the semiactive absorber - f _ext total excitation force - F _ext ⁽ⁱ⁾ generalized load vector in segmenti - teÎ the identity matrix - J performance index - J _r rotatory moment of inertia - k _a stiffness coefficient of the absorber - K _h ⁽ⁱ⁾ stiffnes matrices of the segmenti - K _s A _s G _s shear rigidity - k _v hydrodynamic spring coefficient - l _k length of the segmentk - m _a mass of the absorber - M _ext total exciting moment - M _h ⁽ⁱ⁾ mass matrices of the segmenti - m _v mass moment of inertia - w _h deflection of the center line of the hull - W _h ⁽ⁱ⁾ vertical translation and shear slope of nodes in segmenti - ¯ w _d displacement of the absorber mass relative to the hull - ¯ w _a absolute displacement of the absorber mass - ¯ w (a, t) absolute upward displacement of the hull atx=a - slope deflection due to bending - slope deflection due to shear - Dirac delta function - _k ⁽ⁱ⁾ Kronecker delta function - _k distribution function - shape function vector     

船舶低噪声设计技术研究

由动力装置引起的机械噪声是影响船舶舒适度、船舶电子设备可靠性、船员工作环境的最主要噪声源,也是船舶水下辐射噪声的主要噪声源之一。随着船舶动力装置向高功率密度方向发展,船舶的噪声级越来越高,简单的振动噪声处理已难以满足其噪声和振动限值的要求。为了研究控制船舶机械噪声,提出了船舶低噪声设计方法,建立了全船振动噪声评估及控制方法的设计流程。并以某型船舶低噪声设计为例,通过实船测试,验证了船舶低噪声设计方法的正确性、可靠性和规范性。该方法可适用于各种低噪声船舶的设计中,如物探船、游船、火车渡船等。     

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.     

运河漕舫的振动测试与减振降噪分析

针对京杭运河航段运河漕舫的船体振动进行测试，并对位移的测量信号进行功率谱分析、傅里叶分析和频率时间幅值瀑布图分析，还对船舶噪声进行测量，利用测试结果分析船体振动的原因，并提出了减振降噪措施。经过对局部结构的改造，船体振动有了较为明显的减弱。     

基于Halbach阵列作动器的柴油机低频振动传递控制

柴油机是舰艇三大噪声源中机械噪声的主要贡献者,控制柴油机传往甲板或壳体的振动意义重大。该文基于Halbach阵列研制的新型作动器用于控制柴油机的低频振动传递。首先基于MATLAB平台利用实测数据对LMS算法中的滤波器系数和步长进行优化选择,然后通过实验验证了该作动器和所设计控制器的有效性。结果表明使用低频线谱自适应控制策略以后,基座和甲板振动在控制作用频率上均得到抑制,取得7dB左右的控制效果。     

装船机俯仰机构平台振动控制方法研究

基于对装船机俯仰机构平台振动原因的分析,重点介绍机械设备钢结构振动控制的分类方法,以及利用振动控制理论对装船机俯仰平台的振动实施控制的基本方法.以黄骅港煤码头二期工程SL6装船机为例,详细介绍了装船机俯仰机构平台振动控制的方法,为类似码头工程的建设提供借鉴和参考.     

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。     

主被动一体化隔振装置设计研究

针对舰艇舱室设备存在的多激励、低频谱振动问题,开展振动主动控制主被动一体化隔振装置研究,为构建基于浮筏隔振设计的主动控制系统奠定了理论和工程基础。首先,基于电磁作动原理初步设计电磁作动器,通过对动子和定子形态及间隙、线圈匝数、倒角形式及大小等进行仿真分析与优化设计;其次,基于COMSOL建模进行电磁特性、发热特性仿真分析;最后,基于浮筏隔振装置隔振、承载及安装需求,设计研制了主被动一体化的隔振装置。试验结果表明:该装置满足次级力源出力特性要求。