隔振腔四层减振系统的仿真设计

隔振腔作为伽玛定位仪器的三个减振环节之一,其动力学模型及其特征参数都比较复杂。本文在隔振腔动力学简化模型的基础上,建立隔振腔的四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,通过采用MATLAB软件对动力学微分方程组的数值仿真计算,来准确表达系统的输出响应特性。清华大学力学实验室对隔振腔进行了多组冲击载荷实验测试,证明模型的建立和特征参数设计的正确性。     

减振腔冲击特性的试验研究

某舰载核探测设备在爆破冲击作用下,易造成核心探测器件的破坏和失效,由此设计了减振腔结构以实现缓冲和减振.采用电动振动测试系统产生的半正弦冲击波,对减振腔进行了多组冲击载荷试验,获得了减振腔在输入系列冲击振动载荷下系统输入 - 输出特性的数据,通过分析计算得到了系统的减振比.结果表明,减振腔系统具有良好的抗冲隔振性能.     

火箭橇试验减振系统力学仿真研究

文章以火箭橇试验减振系统为研究对象,针对试验减振效果符合预期和减振系统出现异常的工作模式,建立减振系统数值仿真模型,通过数值仿真分析,分析减振失效的原因,提出对系统进行改进设计的建议,并对改进方案进行仿真评估。     

双层圆柱壳结构减振设计及模型试验研究

为降低双层圆柱壳动力舱结构振动辐射噪声,对双层圆柱壳进行了减振设计和模型试验研究.基于环肋结构增抗原理和模态振动控制理论,提出了非均匀阻抗增强环肋结构形式;为减小双层壳间振动波的传递,将阻振质量和粘弹性夹层引入到实肋板结构设计中,采用波动理论分析了复合阻波特性.联合应用非均匀阻抗增强环肋和复合阻波肋板设计了一种双层壳模型,并开展了空气中两端简支和水下悬浮激振试验;将设计模型测试结果和数值仿真计算结果与基准模型进行了分析比较.结果表明:设计模型较原结构振动明显减弱,具有较好的减振效果,验证了双层壳结构减振设计的有效性.     

船舶基座中复合减振结构应用实验研究

在船舶基座结构中设计了粘贴粘弹性阻尼层、插入空心阻振结构和填充颗粒等单一减振结构及多种复合减振结构基座结构振动加速度导纳为评价指标,采用振动传递实验对比研究了各种减振方式的减振效果。实验结果表明,粘贴阻尼层在分析频率内减振效果明显,最大减振效果达到了10 d B;在基座结构中简单地插入阻振结构,不仅没有阻振效果,反而使得振动增强;复合减振结构的减振效果优于单一减振结构,所设计的复合减振方案的减振效果达到14.05 d B。研究成果对船舶基座结构声学设计具有参考价值。     

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。     

海洋平台机座阻尼结合阻振质量减振分析

应用波分析法研究结构声在机座板结构中的传导特性,并对比分析层合阻尼结构的解析解和数值解,验证阻尼建模方法的正确性.依据阻尼材料的工程选用原则对阻尼材料进行选型,并基于有限元法研究阻尼粘贴方式对机座结构的动力学特性影响规律,分析表明多层复合阻尼材料相比于普通阻尼材料具有更好的减振效果.在此基础上研究某平台发电机组机座敷设多层复合阻尼结构对平台舱室振动特性的影响,并分析阻尼层厚度对平台振动特性的影响.研究阻振质量对贴敷多层复合阻尼减振特性的影响,研究表明阻振质量结合阻尼减振可使减振效果相比单独应用阻尼有较大程度提高.     

膜盘联轴器减振机理分析

将膜盘联轴器简化为多杆模型,基于动态响应特性进行参数等效,建立并求解模型的波动方程。从支反力做功的角度分析膜盘联轴器的减振机理。利用有限元软件进行数值计算,验证数值仿真结果与理论解的一致性。     

平台柴油机集成减振隔声装置的设计与试验

为了提高平台主机减振和隔声效果,以某船用柴油机为研究对象,开展浮筏-隔声罩集成减振隔声方案设计。建立系统有限元模型,计算柴油机额定转速下的振动响应和振级落差,对浮筏隔振性能进行初步评估。通过模型试验,进一步评估了安装浮筏、隔声罩后的减振和隔声效果。结果表明,采用集成减振隔声装置后,柴油机机脚-基座的横向、纵向及垂向的隔振效果明显提高,并且改善了原始单层隔振方案中能量集中频段的噪声,隔声效果显著,设备空气辐射噪声得到了较好的控制。该集成减振隔声方案试验效果明显,可为深水半潜式支持平台主机的减振隔声集成设计提供参考。     

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。     

基于液压阻尼减振器的轴系纵振控制研究

在船舶主推进轴系中安装液压阻尼减振器可减小轴系的纵向振动。首先对安装被动式液压阻尼减振器的船舶主推进轴系进行数学模型简化,推导推力轴承基座处的力传递率公式与加速度插入损失公式,并分析液压阻尼减振器的结构参数对减振效果的影响。轴系台架试验表明,插入损失计算结果与测试结果吻合较好。然后,采用单神经元自适应PID控制器,将原有的被动式液压阻尼减振器变为主动式液压阻尼减振器,分析在周期载荷和随机载荷激励下力传递率随时间的变化。计算结果表明,合理选择液压阻尼减振器的参数能有效地实现纵向减振,且单神经元自适应PID主动控制单元能进一步抑制力传递率的峰值。     

船舶主推进系统冲击研究

舰船推进轴系是舰船动力装置的重要组成部分,它的稳定性是舰船生命力的基本保证.文章以舰船主推进轴系为研究对象,考虑了在外冲击作用下转速对于转轴冲击响应的影响.还考虑了横向运动与转动耦合作用,采用多体动力学的方法建模,导出以非线性偏微分方程描述的舰船主推进轴的动力学方程,并用经典理论对其进行离散,最后采用龙格-库塔法进行数值仿真.实例分析指出转速对于转轴冲击响应的影响不可忽略.     

双筒减震器数学模型的建立与仿真测试

以双筒减震器为研究对象，建立了其在压缩和复原两个行程中所产生的阻尼力的参数化模型，用虚拟仪器技术LabVIEW对其在正弦激励作用下的外特性和阻尼特性曲线仿真，通过改变模型中的相关参数，分析了影响减震器特性的主要因素．搭建了减震器的液压测试平台，利用LabVIEW的DAQ采集卡采集减震器在工作过程中所受到的力与所产生相应的位移信号，经过适当的处理，得出了实际的外特性曲线，并将实验结果与仿真结果进行对比，发现两者能够较好地吻合，验证了该方法的可行性．     

增压器涡轮叶片间流体流动的数值模拟

从N-S基本方程出发,采用亚格子尺度模型,运用大涡模拟方法,通过建模和数值计算研究涡轮叶片间流体流动时周围流场的速度、压力、雷诺数和流线分布情况,得出涡轮叶片间流场参数的分布范围,发现各个工况点流场的变化规律和影响因素。该研究结果对增压器涡轮结构进一步优化设计具有重要的指导意义。     

单点系泊船舶非线性动力学特性的试验研究

对潮流作用下单点系泊船舶的静态分岔特性和动态分岔特性进行了试验研究.通过试验确定了船舶的平衡系泊点及其Liapunov运动稳定性.以来流速度和系缆长度为分岔控制参数,研究了船舶系泊运动的静态分岔与Hopf分岔特性.对系统的动力学行为进行了定性分类,据此在参数空间中给出了局部分岔集.它将参数平面划分为四个不同的区域,每个区域中船舶的运动模式均不相同,但同一区域内系统的动力学行为是一致的.研究表明,单点系泊船舶具有复杂的动力学响应,试验中观察到吸引子的共存与跳跃和Hopf分岔现象.局部分岔集的确定为系泊系统设计参数的选择提供了依据.     

气泡运动与舰船设备冲击振动关系的试验验证

由于水下爆炸和舰船动态响应的复杂性,对舰船水下爆炸动响应的认识的深刻程度主要来自试验现象和试验数据的分析.由于水下爆炸冲击波和二次压力波早已在水下爆炸试验测量中被发现,因此,在舰船和设备水下爆炸动响应的理论分析和计算过程中只将药包水下爆炸的冲击波作为主要外力,有时也考虑二次压力波的作用.也有人在研究中发现,气泡的运动有时对于舰船设备的运动是重要的.作者于1995年在浮动冲击平台水下爆炸试验中发现"水下爆炸气泡膨胀产生的滞后流是使安装频率为数十赫兹的舰船设备产生冲击振动的主要能源".近年来,发表的水下爆炸气泡运动的研究文献增多,但是,基本没有涉及气泡运动与舰船设备冲击振动的关系.在2003年的圆筒模型水下爆炸试验研究中,作者从另一种角度,用更加简明有力的证据,验证了上述结论.显然,这一发现不仅对于建立正确的理论计算力学模型有重要作用,甚至对于舰船防护的研究乃至水中兵器的研究都有着重要意义.     

规则波浪中舰船操纵与横摇耦合运动模拟及特性分析

采用六自由度舰船操纵性方程与横摇波浪力矩耦合构成动力学模型,对舰船在规则波浪中的操纵与横摇耦合运动特性进行了模拟研究.其中操纵性方程采用MMG模型,波浪力矩由切片法计算,舰船航向按PD控制.模拟计算了某船正横规则波浪下保持航向的横摇运动,计算结果与单自由度理论结果进行了比较,其幅频曲线与相频曲线两者符合较好,间接证明了耦合构成动力学模型的有效性.在此基础上计算了不同浪向角和航速下的横摇运动,以横摇等值极坐标曲线表征舰船规则波浪中的横摇特性,从而给出了规则波浪下舰船耦合动力学所描述的运动特征.     

考虑涡泄模式的低质量比圆柱涡激运动数值模拟

本文与经典实验进行对比,对二维圆柱在不同来流速度下的涡激运动进行研究。将运动系统简化为质量(m)-弹簧(k)-阻尼(ζ)系统,分析浮式圆柱运动的控制方程并通过4阶Runge-Kutta法求解运动微分方程,借助UDF编程嵌入到Fluent求解器中进行求解,结合动网格技术实现流固耦合,对比Jauvtis和Williamson的经典实验以验证数值模拟的可靠性,再现了SS,2S,2T和2P的涡泄模式。虽得到了与Jauvtis和Williamson物理模型实验相近的一些典型结果,没有做更进一-步的研究,但通过实验数据与数值模拟的对比,能够区别研究相同质量比下其他不同参数对涡激运动特性的影响。对m^*=1的浮式圆柱与低质量比圆柱m^*-2.6进行涡激运动数值模拟研究对比,发现不同约化速度下对运动频率、涡泄模型等涡激运动特性均有不同程度的影响。     

新型气液耦合冲击耗能器的冲击响应特性研究

船舶设备遭受强冲击作用时,能够承受的加速度和相对位移幅值都很小,采用隔振器和限位器均不能满足抗冲击要求,此时需要特殊的耗能元件,吸收大量的冲击能量。基于将传统的隔振抗冲元件和新型耗能装置相结合的思想,设计了一种非线性抗冲击系统,在此基础上建立了气液耦合冲击耗能器的数学模型,并对其各参数(运动传递比和气腔有效横截面积)对抗冲击性能(绝对加速度幅值和相对位移幅值)的影响进行了仿真试验分析。研究表明,与线性隔离系统相比,冲击耗能器能够耗散部分冲击能量,提升系统的抗冲击能力;冲击耗能器的参数影响分析为新型耗能器的设计和开发提供了可行的理论依据。     

横向流对潜艇垂直发射导弹的影响

通过建立导弹运动方程及求解运动方程,研究了艇速、适配器刚度和导弹垂向运动速度等发射条件对潜载垂直发射导弹在横向流作用下的受力和出筒运动参数的影响,提出了减小横向流对导弹影响的途径,对导弹垂直发射系统的设计与试验具有指导意义.