机载光电设备隔振装置设计开发与性能分析

飞机在飞行的过程中所产生的激励会对机载光电设备产生振动影响,为了保证设备的正常工作,需要安装隔振装置对设备进行隔振．运用有限元软件ABAQUS,建立橡胶隔振支座有限元模型,在外加激励的作用下,对隔振支座进行分析,得到相应的振动响应;同时在满足设计要求的情况下,建立多种型号的隔振支座,设定橡胶材料的阻尼系数并进行模拟,得到的振动响应与外加激励进行对比,在较保守的阻尼比为0．08的情况下,其减振效果能够超过80％,在阻尼比为0．10的情况下起隔振效果能够近似90％．     

基于光电位移检测的振动主动被动复合控制

用位置敏感探测器检测振动信号，与传统的加速度传感器相比，提高了系统检测精度，缩短了响应时间，减小了时滞对隔振性能的影响．建立了振动主动被动复合控制系统的动力学模型，设计制作了实验装置，并对隔振性能进行了实验测试．实验结果表明，振动主动被动复合控制兼有主动控制和被动控制的优点，具有良好的隔振效果，在频率10～1500Hz基础激励范围内，动传递率低于20％．     

基于发动机激励下的客车骨架动态特性分析

以一款大型客车骨架为研究对象,在大型通用有限元软件中建立整车骨架有限元模型,对其进行模态分析得到前16阶非刚体模态振型和模态频率.利用有限元模态计算结果对整车动态性能做出评价,在此基础对整车进行发动机激励下的谐响应分析得到客车骨架容易发生共振的频率,选取了对整车舒适性有代表的3点响应做了具体分析.为解决客车振动分析技术...     

塔梁固结斜拉桥抗震性能研究

大跨度塔梁固结斜拉桥的抗震性能通常弱于漂浮体系斜拉桥，由此造成的地震作用下结构受力状态较差，因此为确保塔梁固结斜拉桥在地震响应下的抗震性能，以主跨为150 m的塔梁固结斜拉桥为工程背景，利用midas Civil 2021有限元软件建立塔梁固结斜拉桥全桥的空间动力分析模型，基于控制变量法进行塔梁固结斜拉桥抗震性能分析，分别研究支座屈服刚度、支座底部滑动摩擦系数以及结构阻尼比对斜拉桥固定墩墩底弯矩、桩基础弯矩以及支座最大滑动位移量的影响规律。结果表明，随着支座屈服刚度和支座底部滑动摩擦的增大能够减小支座滑动位移，但是增大了桥墩底部和桩基础的弯矩，而结构阻尼比的增大能提高塔梁固结斜拉桥抗震性能，因此根据分析抗震设计参数组合取屈服刚度15 000 kN/m、摩擦系数0.03以及结构阻尼比0.05,能够提高塔梁固结斜拉桥抗震性能，也为类似工程抗震设计提供借鉴参考。     

双层矮斜拉连续箱梁桥的隔震分析

用铅芯橡胶支座隔震装置取代双层矮斜拉连续箱梁桥盆式橡胶支座,采用大型通用软件ANSYS建立该桥有限元模型,分析该隔震桥梁的动力特性和在El-Centro波激励下的地震时程响应,并与非隔震桥梁分析结果进行对比。研究表明:铅芯橡胶支座隔震装置对双层桥梁具有明显的减、隔震效果。     

高架轨道系统的蜂窝波阻块隔振研究

城市高架轨道系统会引起环境振动,影响人们的工作和学习.首先使用有限元法建立车辆-轨道-桥梁有限元模型,求得列车通过高架轨道时桥墩对大地的动力作用;再使用大型通用有限元程序ANSYS建立蜂窝波阻块-大地耦合振动计算模型,对蜂窝波阻块的隔振效果进行了分析.研究表明：蜂窝块波阻块作为一种地屏障结构,能够很好的隔离由高架轨道引起的大地振动.     

地铁与路面交通振动对精密仪器的影响测试

为评价地铁列车与路面交通振动对某科研机构实验室内精密仪器的影响,在该实验室内对交通环境振动响应进行了全天候连续测试监控.将不同交通工况下实验室振动响应与电镜安装的环境振动要求进行比较.结果表明：钢弹簧浮置板轨道对控制室内振动响应作用明显,总的交通环境振动超过仪器安装对振动的要求,应采取必要的被动隔振措施.建议被动隔振平台的工作频率应小于4 Hz,且在5 Hz附近的隔振量不能低于5.5 dB.     

SCLD板模态控制模型及振动控制

为有效抑制薄板在外界激励下的低频振动,对机敏约束层阻尼(SCLD)结构进行了主动振动控制研究.首先,考虑了黏弹性材料随温度与频率变化的阻尼特性,结合GHM阻尼模型建立了耦合系统有限元动力学分析模型;其次,考虑到结构动力学模型自由度庞大,采用物理坐标下自由度动力缩聚和状态方程下复模态截断进行了两次降阶,并通过复模态空间向实模态空间转换,得到了低维实模态控制模型;最后,通过模态实验验证了理论模型,并基于低阶控制模型设计了振动控制器,证明了研究方法的正确性.研究结果表明,采用本文的组合降阶方法可以有效地对SCLD结构进行降阶,对模态控制模型主动控制取得了良好控制效果:在单位阶跃激励下,振动响应衰减时间从0.20 s缩短为0.08 s;在随机白噪声激励作用下,振动响应均方根值降低了39.65%.      

高速动车组弹性车体和设备耦合振动特性

为研究车体和车下设备之间的耦合振动关系,建立了高速动车组的车辆刚柔耦合系统动力学模型;考虑车体弹性模态振动,采用扫频激励法,仿真分析设备质量、刚度、阻尼和安装位置对系统振动的影响;研究了不同参数相互作用下的振动特性.研究结果表明:与设备采用固接方式相比,弹性联接可显著降低车体弹性振动,设备质量越大且越靠近车体中部安装,对抑制弹性振动效用越显著;设备质量小于1.0 t或者距离车体中心6 m以上时,降低弹性振动的效果较小,阻尼比为5%~30%时,效果较好.利用机车车辆滚动振动试验台进行设备悬挂振动特性测试,表明设备采用弹性联接可显著改善高速动车组的乘坐平稳性,运行速度等级越高,效果越显著,最大可改善约15%.      

高速铁路连续屏障减振效果分析

采用傅里叶积分变换的方法求解轨道结构连续弹性三层梁模型在列车作用下的路基动荷载,并结合大型通用有限元软件ANSYS建立路基-屏障-大地有限元模型,边界上采用等效一致三维黏弹性人工边界来确保波穿过截断面时不产生反射;对比分析了典型连续屏障空沟、填充沟的不同屏障参数对高速铁路引起的环境振动的隔振效果,表明隔振沟越深,隔振效果越明显,增加沟宽对屏障的隔振效果影响很小;填充材料与土体的波阻抗差别越大,其隔振效果越好。     

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.      

高速列车牵引变压器悬挂参数动态优化设计

为了优化牵引变压器悬挂参数, 建立了车辆设备21自由度刚柔耦合系统模型, 并基于新型快速显式数值积分法求解了车辆和牵引变压器的振动响应; 计算了车辆系统在不同速度等级下的舒适度指标和设备振动烈度, 确定了变压器最优悬挂频率; 建立了变压器数学模型与车辆设备刚柔耦合模型, 结合最优悬挂频率、振动烈度、舒适度指标、隔振器动态作用力以及变压器悬挂模态与车辆地板局部模态匹配指标对隔振器参数在动态条件下进行多目标优化, 计算了牵引变压器隔振器最优参数。研究结果表明: 当牵引变压器悬挂频率比为0.82~0.98时, 车辆舒适度低于2, 设备振动烈度低于4.5mm·s-1, 满足相关规范要求; 经过优化最终确定第1组隔振器垂向刚度、三组隔振器刚度比、每组隔振器三向刚度比分别为2 142N·mm-1、1∶1.3∶2.5、1.7∶0.5∶1, 与变压器原始悬挂方案相比优化后变压器振动烈度最大降低42% (在速度高于200km·h-1条件下), 车辆一位端、中部、二位端舒适度指标平均提升3.53%、3.45%、2.01%, 第1、4隔振器垂向作用力平均降低13.3%, 第2、5隔振器垂向作用力平均降低3.8%, 第3、6隔振器垂向作用力平均降低20.9%。可见, 优化后车辆舒适度、设备振动烈度和隔振器垂向动态作用力均有较好改善。      

地铁先锋扣件地段钢轨波磨成因

为了研究先锋扣件地段钢轨波磨的成因并给出应对措施，基于摩擦自激振动引起钢轨波磨的理论，建立了包括导向轮对、轨道系统的自激振动有限元模型，使用复特征值法研究了轮对-轨道系统的动态稳定性；通过参数敏感性分析寻找影响钢轨波磨的主导因素，提出抑制乃至消除钢轨波磨的措施. 研究结果表明:轮轨间饱和的蠕滑力引起的轮对-轨道系统频率为319 Hz的自激振动是导致内侧钢轨严重的波磨的主要原因，模型预测的波磨波长为51.4 mm，与实测数据非常接近；参数敏感性分析表明，先锋扣件中的橡胶支承块的弹性模量和阻尼系数越大，钢轨波磨发生的可能性越低；采用弹性模量和阻尼系数有利于抑制乃至消除钢轨波磨，将阻尼系数提高到0.000 1可显著抑制钢轨波磨.      

转向架橡胶件动态参数的高低温特性

针对高速列车转向架悬挂系统中的弹性橡胶件, 为掌握其非线性刚度和阻尼系数的频变、幅变和温变特性, 开展动态参数的高低温(-60℃~60℃) 特性试验, 阐述了橡胶件参数动态特性的试验方法, 对轴箱叠层橡胶弹簧和转臂定位橡胶节点进行轴向、径向的静态和动态测试, 根据载荷-挠度滞回曲线计算刚度和阻尼系数。试验结果表明: 常温23℃工况下, 橡胶件的刚度和阻尼系数仅表现出频变、幅变特性, 参数变化量却与环境温度强相关; 相比于常温23℃工况, -60℃极低温环境下的橡胶件刚度和阻尼系数均显著增大, 激振位移为0.50 mm时刚度增加1倍以上, 阻尼系数增加4~6倍, 并且激振频率越高两者增幅越显著; 60℃高温环境下, 相比23℃橡胶件刚度仅降低约5%, 阻尼系数仅降低约25%, 并且高温环境下橡胶件的频变和幅变非线性减弱; 低温引起车辆悬挂系统动态刚度和阻尼系数变化, 进而造成车辆动力学性能指标变化, 相比于常温, -40℃工况下运行安全性指标如脱轨系数增大约5%, 车体振动加速度显著增大约17%。      

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。      

骨架密实型低噪声路面的声振特性

为探讨骨架密实型低噪声路面的降噪机理,分别采用驻波管装置测试了SDQP路面的吸声系数,重复加载法测试了SDQP混合料的复合模量,轮胎/路面振动测试装置研究了轮胎在不同路面上的垂直振动衰减特性。结果表明SDQP路面与SMA路面的吸声系数没有明显的差异,在整个频段上吸声系数很小;SDQP混合料的动态模量随着橡胶颗粒掺量的增加呈下降趋势,而阻尼逐渐提高;轮胎在SDQP路面的衰减系数最大,且随着橡胶颗粒掺量的增加而增大,说明SDQP路面具有较好的阻尼减振降噪能力,吸声降噪性能并不占优。     

动车组车下吊挂设备吊装装置的橡胶减振器研究

针对动车组高速运行下车下吊挂设备受力情况严重,这一问题以减振理论为基础,经车辆一轨道耦合动力学模型及车体模态计算,选择了车下吊挂设备自振频率范围,并结合橡胶的特性及其安装空间,确定了合理的橡胶刚度和阻尼参数,为车下吊挂设备吊装装置的橡胶减振器设计提供了依据．     

悬吊双层闭口箱梁桥面风振性能

以悬吊双层闭口箱梁桥面为研究对象,通过风洞试验,针对结构静力耦合与气动干扰对悬吊双层闭口箱梁桥面风振性能影响进行了研究;采用变分模态分解方法对试验监测信号进行模态分解,识别颤振模态;通过振动形态矢量图与相位图对颤振弯扭耦合程度及弯扭相位差进行分析;根据最小二乘法识别颤振导数,基于激励-反馈原理,由颤振导数识别颤振气动阻尼。研究结果表明:在结构静力耦合与气动干扰共同作用下,下层断面发生软颤振,其竖向、扭转振动参与度系数分别为0.85、0.53,其颤振形态倾向于竖向振动;下层断面在自激气动力作用下发生颤振,自激气动力相位差减小导致颤振弯扭相位差减小为81.29°,而上层断面在结构耦合力作用下发生强迫振动,结构耦合力相位差决定上层断面弯扭相位差为100.81°;下层断面竖向振动气动阻尼主要来源于竖向速度自激升力负阻尼以及弯扭速度通过激励反馈所产生的耦合升力负阻尼,分别为60%和40%;下层断面转振动气动阻尼主要来源于扭转速度自激升力矩正阻尼以及弯扭速度通过激励反馈所产生的耦合升力矩正阻尼,分别为45%和50%。可见,对于悬吊双层闭口箱梁桥面,下层断面在竖向振动气动负阻尼驱动下发生偏于竖向振动形态软颤振,下层断面软颤振诱发悬吊双层桥面振动系统整体发生弯扭耦合软颤振。      

柴油发电机组限位器冲击试验研究

某弹性安装的柴油发电机组运转时受到了冲击作用,测试了其加速度响应。实测信号是自身运转振动和冲击响应的综合。采用小波分解重构和小波阈值降噪方法分离冲击响应,结果表明冲击信号主要由2部分构成：（1）低频衰减正弦信号,是由底座冲击经过隔振器后传递到柴油机的响应;（2）频率成分复杂的信号,是限位器造成的冲击。计算了限位器冲击信号的冲击响应谱。