深井抗振仪器减振腔的减振仿真设计

深井抗振仪器工作在井下2000~4500m,工作时须承受聚能弹的爆破冲击,因此有效的抗振设计是实现该仪器在恶劣条件下工作的关键。减振腔是抗振仪器的3个减振环节之一,其动力学模型及其特征参数都比较复杂。在减振腔动力学简化模型的基础上,建立减振腔的4层动力学微分方程组,输入各层的等效虎克系数和等效阻尼,采用MATLAB软件对动力学微分方程组的仿真计算,来准确表达系统的输出响应特性。在清华大学力学实验室对减振腔进行了多组冲击载荷实验,试验结果与仿真输出基本一致,证明模型的建立和特征参数设计的正确性。     

带分段限位刚度的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型研究

[目的]针对在冲击激励作用下带限位器的隔振系统刚度呈非线性变化的问题,开展冲击动力学理论模型及其抗冲击性能研究。[方法]首先,利用分段线性等效思想,建立带分段线性刚度限位器的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型;然后,利用解析法对理论模型进行解析求解,并与不同冲击工况下的有限元法冲击响应进行对比验证。[结果]在不同的冲击工况下,动力学理论模型的解析解与有限元数值解具有高度的一致性。[结论]通过对比分析,验证了带分段限位刚度的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型及求解方法的准确性,可为带限位器隔振系统的工作原理与性能特点研究提供理论依据。     

浮筏隔振系统有限元模型中基座的等效方法

在浮筏隔振系统中,由于实际基座模型和边界条件比较复杂,其有限元模型通常难以建立。提出基座的等效方法,首先测试基座安装点的原点导纳和传递导纳,然后根据有效点导纳的方法,将各安装点之间的耦合进行简化,将基座等效为多个独立的支撑单元,构成浮筏隔振系统完整的有限元模型。建立等效的浮筏隔振系统有限元模型,估算等效前后两种浮筏隔振系统有限元模型的隔振效果,等效模型的计算结果与参考模型较一致,不论是振级落差的总体趋势还是峰值点,都比较吻合,计算出的振级落差总级相差1.5 dB左右,可以满足工程实际要求。     

双层隔振系统隔振性能分析

[目的]研究准零刚度隔振器各系统参数对隔振性能的影响,可为其应用于隔振系统提供攻关方向。[方方法]以线性隔振、准零刚度隔振组成的双层隔振系统和两自由度等效线性隔振系统为对象,分别建立动力学模型;采用平均法推导谐波力激励条件下2个系统的功率流传递率,证明前者比后者有更好的隔振性能,并提出增强双层隔振系统隔振效果的方法。[结果]研究表明,双层隔振系统第2阶共振频率对应的功率流传递率最大值小于1,意味着其在第2阶共振频率附近范围内仍具有隔振效果,从而克服了两自由度线性隔振系统的缺点。[结论]双层隔振系统可通过适当减小阻尼比、质量比和刚度比来提高其隔振性能,且比等效线性隔振系统的低频隔振性能更好。     

船舶辅机的隔振设计及船体耦合振动分析

为了减小船舶的振动与噪声,对某船用空压机组进行了浮筏隔振装置的设计,其中包括隔振参数的确定以及筏体结构的设计等。通过建立隔振系统的有限元模型,分析了该系统的动力学特性,包括振动模态、振动传递率以及对于冲击的响应。为了揭示实船隔振系统的规律,将空压机组浮筏装置的有限元模型拓展到全船,分析了隔振装置装船后的耦合振动模态,讨论了船舶结构的振动对浮筏系统隔振效果以及冲击响应的影响。在此基础上,探讨了提高船舶辅机浮筏隔振系统动力学性能的途径。     

带限位器的隔振系统抗冲击性能分析

在舰艇设备中,通常采用隔振系统来吸收冲击所带来的能量,为了使设备在受到冲击载荷时不发生过大变形,隔振系统常带有限位器。以单自由度单层隔振系统为研究对象,借助于ANSYS软件建立该系统的有限元模型,参考德国联邦国防军舰船建造规范BV 0430/1985标准确定隔振系统的等效冲击载荷谱,并将等效的双半正弦波加速度冲击载荷加载到有限元模型中,应用有限元分析方法分别对有、无限位器的隔振系统在冲击载荷作用下的时域响应特性进行数值仿真计算,计算得出隔振系统在冲击载荷作用下的相对位移和绝对加速度时域响应曲线,进一步分析得出使用限位器可以提高舰艇设备抗冲击性能的结论,可用于提高舰艇设备的可靠性设计。     

舰船基座上单层隔振装置能量流数值分析

对安装在柔性基础上的单层隔振装置建立了能量流计算方法,考虑了基础的柔性和激励源的不对称性,针对实船舰用泵组,建立了矩形薄板上安装四个减振器的隔振系统模型,并对主要设计参数进行了讨论。     

含惯容器的多层隔振系统动态性能研究

以含有惯容器的多层隔振系统为研究对象,建立了多层隔振系统的动力学模型.研究了惯容器对系统固有频率的影响,分析了惯容器的位置变化对多层隔振系统的影响,推导了多层隔振系统的振动传递率公式.研究结果表明:不管惯容器安装在上层还是下层,都会减小多层隔振系统的固有频率,惯容器对高阶固有频率的影响较大;在上层安装惯容器对系统的固有频率影响较大,会减小相邻固有频率的间隔;当惯容器一端接地一端接中间质量时,相当于增加了中间质量的参振质量;不接地的惯容器会减小隔振系统高频振动传递率的衰减.研究结果有利于惯容器在舰船上的应用.     

船用柴油发电机组的浮筏隔振及其效果分析

为了减小船用机械振动向船体结构的传递,常采用浮筏隔振系统对船舶设备进行集中隔振。文章对某船用柴油发电机组进行了隔振设计并研究其效果,采用有限元软件MSC Patran建立了隔振系统的动力学模型。首先计算得到了各阶模态,然后分析了隔振系统参数变化对隔振效果的影响,最后研究了不同激励对瞬态动力学特性的影响。计算结果表明,浮筏隔振系统的设计满足隔振要求,隔振性能及抗冲击性能良好。     

关于舰船浮筏系统的特征演化

本文通过分析单,双层隔振以及浮筏隔振等隔振形式的结构特点和动力学行为特征,揭示了从单层隔振到双层隔振,进而到浮筏隔振的演化特征,同时对浮筏隔振装置自身在结构形态,动力学性能,设计思想上的特征演化进行了全面分析。     

柱壳隔振系统动力学特性的研究

对柱壳隔振系统动力学特性进行的研究，以往常建立在刚体模型的基础上，这是导致振动预报与实测间存在较大误差的主要原因。从基于有限元分析的弹性体模型出发，本文对涉及柱壳隔振系统动力学特性的结构与材料方案进行了模拟激励下的响应分析与灵敏度分析，讨论了其中的各种影响因素。通过实物模型试验，验证了已建立的动力学模型，探讨了有关柱壳隔振系统设计的中的一些重要方面。     

浮筏隔振系统三向振动传递特性研究

针对浮筏隔振系统,建立包含设备、减振器、筏架和基座的三向振动传递动力学模型。分别建立了减振器的阻抗方程和设备、筏架及基座等结构件的导纳方程,并基于阻抗综合法获得浮筏隔振系统三向动力学模型。通过试验,验证了该模型对于浮筏三向振动传递估算的精度满足工程要求。最后,分析设备不同方向激励对基座三向振动响应的影响,证明了在浮筏振动传递特性研究中考虑三向的必要性,可对舰船中浮筏隔振系统设计提供重要的技术支撑。     

双层非线性隔振系统混沌特性分析

以双层非线性隔振系统为对象,建立两自由度非线性隔振系统的动力学模型,研究在不同激励条件下的动力学特性和隔振效果。分析激励幅值一定的条件下系统响应随激励频率的全局分岔变化规律及其非线性动力学特征,采用优势频率处的能量衰减评估隔振系统对强线谱的隔离效果。计算结果表明,处于混沌状态时优势频率处的线谱强度降低了25.9 d B,验证混沌隔振方法能有效降低结构噪声中的线谱成分。     

船舶辅机单层半主动非线性隔振系统振动特性分析

文章针对磁流变阻尼器提出了一个简单的修正Bingham模型。基于修正Bingham模型建立了船舶单层隔振系统的非线性动力学方程,通过平均法得到了半主动隔振系统发生主共振时的理论解,并进行了数值验证。结果表明:采用平均法得到的理论解和数值解有很好的一致性;在主共振区:磁流变阻尼器的阻尼和控制力对半主动隔振系统的幅频响应影响都很明显。半主动隔振系统的幅频响应振幅随着阻尼和控制力的增加都显著减小。在非共振区:磁流变阻尼器的阻尼、控制力和零力速度对系统的响应影响都很小。     

双层非线性隔振系统混沌特性分析

以双层非线性隔振系统为对象，建立两自由度非线性隔振系统的动力学模型，研究在不同激励条件下的动力学特性和隔振效果。分析激励幅值一定的条件下系统响应随激励频率的全局分岔变化规律及其非线性动力学特征，采用优势频率处的能量衰减评估隔振系统对强线谱的隔离效果。计算结果表明，处于混沌状态时优势频率处的线谱强度降低了25.9 dB，验证混沌隔振方法能有效降低结构噪声中的线谱成分。     

船舶隔振系统稳定性检验的仿真分析与实现

针对船舶隔振系统稳定性检验的需要,提出采用刚体动力学软件进行仿真分析,并以实例详细说明了仿真模型的建立和系统稳定性分析过程。结果表明,对于船舶摇摆时隔振系统的稳定性,传统的静力学检验方法存在着不足,采用动力学分析方法比较合理。     

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。     

船用气囊隔振系统的非线性动力学特性

气囊隔振系统通常被广泛应用于对舰船或潜艇上的大型旋转机械实施隔振控制。然而,船舶在航行时,隔振系统有时会产生过大的位移,会呈现出一些非线性动力学现象。文中以带间隙的线性弹簧限位器的隔振系统为研究对象,考虑了垂直和偏转两个方向的运动,基于分析力学的相关理论建立了具有旋转偏心质量的气囊隔振系统非线性动力学模型,并且采用数值方法重点分析了该系统的非线性动力学行为以及参数变化对系统动力学特性的影响。结果显示在低转速时,系统呈现出准周期运动特性;随着转速的增大,系统运动中出现混沌、周期3、5、7及准周期运动等一系列的非线性动力学现象。     

船舶浮筏系统动力学特性的影响因素研究

在船舶浮筏隔振系统的动力学特性研究中，以往的刚体分析模型会在高频段造成很大误差，本文从基于有限元的弹性体模型出发，对隔振系统的多种方案进行了模拟激励下的响应分析，讨论了影响浮筏隔振性能的结构与材料因素，如隔振支承刚度与阻尼，筏体的刚与阻尼，浮筏基座刚度与阻尼等，通过船模实验验证了所建立的动力学模型，通过灵敏度分析得到振动传递率与各影响参数间的关系。     

一种基于五弹簧模型的准零刚度隔振装置特性分析

针对低频隔振需求,提出一种由1根垂向弹簧和4根有预压的水平斜向弹簧组成的五弹簧准零刚度隔振装置。首先,通过静力学分析实现准零刚度的参数条件,建立隔振装置的动力学模型,利用谐波平衡法分析系统的幅频特性,利用跳跃频率和力传递率进行稳定性分析。最后,讨论激励幅值、阻尼比、安装角度对隔振性能的影响。结果表明,五弹簧准零刚度隔振装置拥有较好的低频隔振性能,且其简单的设计构造使其更易工程化,也可为其他类似准零刚度模型提供思路。