多自由度非线性吸振器的连接方式及吸振效果

在非线性能量阱质量不变的前提下,提出了通过增加数量或改变连接方式以提高吸振效率的假设,并用数值模拟验证了该假设的正确性.分析了不同初始条件和吸振器不同连接方式下,系统主结构的响应时间、非线性能量阱中总能量占系统瞬态总能量的比例及其耗散系统初始总能量的能力.研究表明,吸振器在主结构初始位移较大时应采用串联方式,反之则用并联方式.最后进行了吸振器的参数优化,发现串联时吸振器选用较弱刚度,而在并联时则选用较强刚度且质量相同.     

汽车半轴动力吸振器的应用研究

论述了半轴吸振器的设计优化原理以及影响动力吸振器减振效果的因素,针对某SUV车型加速时半轴弯曲共振引起的车内轰鸣声问题,分析了动力吸振器参数对其应用效果的影响,并设计试验对半轴动力吸振器的固有频率测试方法、安装方式、安装位置进行了研究,根据研究所得结论结合动力吸振器设计优化原理,对动力吸振器的参数以及安装方案进行修正,成功消除了加速工况下的车内轰鸣声。     

短轨枕区段钢轨吸振器对钢轨波磨抑制机理的研究

钢轨波磨是地铁轨道中最显著的损伤问题之一,迄今未能得到有效解决,其中钢轨吸振器对钢轨波磨具有良好的抑制作用,但其抑制机理尚不明确。根据重庆地铁1号线双碑—石井坡区间的现场调研结果,建立了短轨枕支撑小半径曲线的车辆-轨道系统动力学模型,分析了地铁车辆通过小半径曲线区段的动力学特性;结合现场测试和动力学分析结果,基于轮轨系统摩擦自激振动诱导钢轨波磨的观点,建立了轮对-钢轨-吸振器系统的有限元模型;采用复特征值法和瞬时动态法从频域和时域角度分析了钢轨吸振器对钢轨波磨的抑制机理,对比了轨底吸振器和轨腰吸振器的抑制作用,分析了钢轨吸振器关键参数对钢轨波磨的影响规律。研究结果显示：钢轨吸振器能有效抑制轮轨系统的摩擦自激振动,进而抑制钢轨波磨的产生与发展,轨底吸振器与轨腰吸振器对钢轨波磨的抑制效果相近;同时在一定范围内增加了钢轨吸振器的质量比和连接刚度能降低轮对-钢轨-吸振器系统发生摩擦自激振动的可能性。     

基于有限元分析的宽带动力吸振器技术研究

研究了不同自由度的动力吸振器的吸振效果，以有限元分析软件为平台，以悬臂梁为多自由度主系统的典型代表，通过分析节点的强迫振动位移和辐射噪声场中场点的声压级两个方面，研究了动力吸振器自由度数和其吸振带宽之间的关系，研究表明动力吸振器的自由度数越高，吸振带宽越大．     

基于电机动力吸振的高速列车蛇行运动控制

复兴号CR400BF高速动车组动力转向架的牵引电机采用特有的四点弹性架悬方式, 在电机和构架之间安装有横向液压减振器和横向止挡, 首次采用牵引电机作为动力吸振器来控制转向架蛇行运动稳定性和蛇行频率, 从而避免引起车体弹性模态共振; 考虑悬挂参数和轮轨接触非线性, 建立了复兴号动车组非线性多刚体动力学仿真模型, 通过悬挂模态计算和动力学时域仿真, 分析了关键参数对动车蛇行运动的影响规律; 基于将电机作为动力吸振器的原理, 优化了电机节点横向刚度和横向减振器阻尼; 考虑动车组运营中的轮轨匹配随机因素, 组合400种轮轨随机匹配状态, 仿真分析了动车的动力学性能; 开展动车组长期线路动力学跟踪试验, 研究了动力转向架蛇行运动演变规律。仿真与试验结果表明: 牵引电机弹性架悬下的构架横向加速度频谱图从以蛇行频率为主频的单峰值变化为主频在蛇行频率两侧的双峰值, 说明电机起到了动力吸振器的作用; 将电机作为动力吸振器能够提高动车蛇行运动稳定性, 具有不同等效锥度的典型轮轨匹配下非线性临界速度超过500 km·h-1; 动车蛇行运动最高频率被控制在6 Hz附近, 远离车体中部菱形弹性模态频率8.5 Hz, 避免了转向架蛇行运动激起车体弹性共振; 动车组在轨道随机不平顺激扰下, 构架端部横向加速度小于0.5g, 平稳性指标小于2.5, 轮轴横向力和脱轨系数等运行安全性指标满足要求。      

不同结构参数的石油测试管柱减振系统的数值模拟

基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA研究冲击载荷下石油测试管柱减振系统的动力学性质。在模拟过程中涉及几何非线性、材料非线性、状态非线性和动态加载等问题。建立新型减振器模型,在一定冲击强度下,脉冲力主瓣频率为150 Hz时分别改变弹簧刚度、橡胶Mooney-Rivlin参数、下接头质量进行有限元分析,并讨论减振效果。     

基于Matlab的吸振系统的设计与实现

论述了利用Matlab强大的计算功能及其提供的GUI界面设计工具,设计出可视化的吸振设计系统,可根据给定的主系统的振动参数自动设计出吸振器的基本参数,并达到良好的吸振效果．     

动车组车下吊装设备用橡胶减振器的研制

根据吸振器原理和隔振原理,结合动车组的相关参数计算出车下设备(变压器)的总刚度要求;建立车下设备吊装框架有限元模型,计算出各吊点吊装载荷,并按载荷比例将总刚度分配到各吊点;利用有限元手段对车下设备用橡胶减振器进行仿真,并结合橡胶件研发经验设计研制出橡胶减振器.试验证明,研发的减振器在吊装刚度,强度和动态减振方面均符合设计要求.     

减振轨道形式对地铁曲线上钢轨磨耗影响的仿真

针对地铁线路普遍存在的钢轨磨耗现象,运用Simpack数值模拟虚拟样机技术和有限元软件Abaqus,建立地铁车辆轨道耦合动力学模型,针对车辆行驶于4种减振轨道曲线线路时,对轮轨磨耗、减振器扣件地段加密措施、梯形轨枕枕下刚度和参振质量调整措施进行了仿真模拟计算分析．结果表明：对于抑制钢轨波磨,板下减振和枕下减振方式在小曲线半径曲线地段使用效果要优于既有刚度和间距条件下的减振器扣件和Vanguard扣件;对于抑制钢轨侧磨,板下减振和枕下减振方式的效果也相对较好;减振器扣件间距加密措施、梯形轨枕枕下刚度及参振质量的增加,对减磨有一定作用．     

半主动动力吸振镗杆系统的颤振抑制机理

深孔镗削过程中,针对影响工件加工精度和表面质量的颤振现象,建立单自由度切削颤振系统的动力学模型,利用谐波平衡法求得机床主轴转速与极限切削宽度的关系式,并绘制了机床主轴转速与极限切削宽度的稳定性图,结合半主动动力吸振镗杆刚度和阻尼系数的可控性,分析了机床结构刚度及阻尼系数大小对颤振抑制的影响。研究结果表明：机床颤振频率随着主轴转速呈分段线性变化,增大机床结构的刚度和阻尼,系统的稳定性区域在一定范围内相应的增大。为今后进行半主动动力吸振镗杆具体模型的建立和相关参数的选取提供了理论依据,具有实际意义。     

机车车辆用KONI减振器动力学仿真研究

针对已有在悬架系统中研究油压减振器动力学模型的局限性,提出了一种分析减振器系统动力学问题的新方法.以KONI减振器为例,建立了KONI减振器系统动力学的模型,并对其进行了仿真研究.仿真结果表明,经过一段时间后,系统振动幅值逐渐衰减并趋于稳态,与输入激励在频率上一致.本文的结果可作为减振器改进和设计的理论依据,对于分析车辆运行平顺性具有指导意义,对于进一步分析和设计减振器提供参考依据.     

Structure-borne sound attenuation at corner interface with dynamic vibration absorber attached

Structure-borne sound attenuation at corner interface of two plates with dynamic vibration absorber attached is investigated by wave approach. Equations governing transmission and reflection coefficients are deduced by introducing some non-dimensional coefficients, which help to reveal the physical sense inside and to simplify the analysis. Numerical investigation on vibration energy transmission of bending wave is carried out as well. The results from measurement and prediction show almost the same trends in the simplified experiment. It is found that energy transmission at corner interface depends greatly on whether the dynamic vibration absorber attached acts at resonance and is relatively lower right after the nature frequency of dynamic vibration absorber. Furthermore, the dynamic vibration absorber attached provides less energy transmission of bending wave than blocking mass at the end of “passing band”.     

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。      

高速铁路模型箱梁静力非线性和动力损伤关系研究

桥梁结构在荷载作用下的静力非线性与结构动力特性之间的关系是结构损伤识别领域的重要问题。基于高速铁路模型箱梁的重复荷载试验,采用平面非线性有限元分析方法对静力非线性和动力损伤之间的关系进行了研究。通过定义混凝土等效应力－等效塑性应变曲线来定义其弹塑性行为。对数值模型加载到各级荷载后卸载进行动力特性分析,即卸载后计算自振频率和振型。计算结果表明：采用平面非线性有限元分析方法可以比较准确地对箱梁模型进行非线性分析,除了初始模型刚度存在一定误差外,结构的骨架曲线的特征值、加卸载刚度和残余位移吻合较好。在进行非线性分析后进行动力特性是分析可行。竖向频率值的变化能够反映静力非线性发生后结构的损伤出现和损伤的发展规律,这为结构动力损伤识别提供了有效的途径。     

独柱大悬臂盖梁和双柱墩式高架桥动力性能对比研究

应用梁格法,以独柱大悬臂盖梁高架桥和双柱墩高架桥为例进行仿真分析,并结合荷载试验从自振频率、振幅和冲击系数三个方面对独柱大悬臂盖梁高架桥和双柱墩桥梁的动力特性进行对比分析。研究结果表明：独柱大悬臂盖梁桥梁发生横向振动时,会产生相应的扭转模态,双柱墩可明显增强桥梁的横向刚度;独柱大悬臂盖梁结构在一定程度上削弱了全桥的动力性能。     

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.     

轨道平顺性与土动力特性对地铁隧道振动的影响

为精确计算列车动荷载作用下软土地铁盾构隧道频域振动响应,考虑地基动刚度随应变频响的非线性变化,建立了车辆/轨道/隧道/软土地基的垂向耦合动力学模型,研究了不同轨道平顺等级下软土动刚度随应变频响非线性变化对地铁盾构隧道随机振动的影响规律.研究结果表明:随着轨道平顺性的恶化,地基动刚度随应变频响非线性的变化将引起地铁盾构隧道各频段内的振动加速度级出现明显的非均匀变化;轨道不平顺恶化后,软土地基动刚度的非线性将改变地铁盾构隧道频域振动幅值大小,且其对应频率会出现约有0.2 Hz的偏移,致使地铁盾构隧道频域振动能量出现重分布现象.      

高速列车驱动车轴动态特性分析

将车轮和轴箱分别简化为集中质量和转动惯量,用连续弹性Timoshenko梁模拟变截面车轴,建立弹性轮对与轨道耦合垂向动力学模型,分析车轴动态刚度与轮轨作用力、车轴自身振动特性和车轴动应力的相互关系。发现:轮对的一阶和二阶固有频率分别由76.34Hz和130.03Hz降低到53.68Hz和100.02Hz,车轴的一阶模态振动加速度和弹性振动位移分别增加60.12%和92.21%,轮轨动作用力增加6.23%,车轴轮座内侧和轴颈危险截面的动应力分别增加39.30%和34.13%。分析结果表明:轮轨动作用力和车轴的动应力随着车轴动刚度的降低而增加,因此,提高轻量化轮对的固有频率和动态刚度能保证高速列车安全运行和提高车轴疲劳强度。