基于功率流的偏心激励气囊隔振系统压力优化

针对柔性基础上偏心激励作用复杂机械系统,利用子结构导纳矩阵法建立机器-柔性基础被动隔振系统数学模型,理论分析隔振系统的功率流传递特性,探讨不同的激励位置对传递到基础的功率流的影响。计算分析表明,偏心激励下可以激发多个振动模态,激发的振动模态越多,传递到基础的功率流越大。对于给定的激励位置,可通过调节隔振器的刚度来改变隔振系统的模态以降低基础的振动。以传递到基础的功率流最小为目标,对气囊隔振器的压力进行优化。优化结果表明,对于偏心激励,最优分布压力不是均匀分布,随着激励位置的变化,最优的压力分布不同。     

功率流隔振效率评价指标及其与振级落差的关系

鉴于功率流方法在隔振分析中的日益受到重视,以及以传递功率流直接作为隔振系统的设计指标存在的缺陷,因此有必要借助经典隔振理论的传递率及插入损失概念导出功率流传递率(插入损失);通过建立柔性基础隔振系统的动力学模型,应用解析分析、数值模拟和实验测试方法对功率流传递率的频谱特性进行了分析研究,对功率流传递率作为隔振设计效率指标的有效性进行了论证;针对功率流及插入损失不易测量的问题,对功率流传递率与振级落差之间的数值对应关系进行了分析比较,包括解析分析、数值模拟和实验验证。     

船舶动力机械隔振设计中的功率流方法与效果评估

通过一个柔性基础上安装电机的隔振系统实例,计算其通过隔振器的功率流,应用功率流传递谱对其隔振性能进行分析评估,并附带研究了电机槽频频段的振动隔离问题,探讨了功率流分析在隔振设计中的可行性,以及功率流评估指标与振级落差指标之间的内在联系。     

钢丝绳隔振器用于船舶主机隔振

船舶主机隔振通常使用橡胶隔振器，而钢丝绳隔振器用于主机隔振，目前国外尚无报道。现研究用钢丝绳隔振器解决16PA6STC柴油机主机的隔振问题。柴油机重量大，安装尺寸有限，目前单个钢丝绳隔振器的承载能力有限，因此提出了钢丝绳隔振单元的概念，即是将三个已成熟的HGGS—1200型钢丝绳隔振器组合成一个隔振单元，整机用10个单元，避兔了研制承载能力更大的新型钢丝绳隔振器的风险。用功率流方法对隔振装置的性能进行了理论评估，并进行了试验研究。结果表明：在潮试阻抗的有效频率范围内，功率流传递率估算与实测的振级落差总的趋势一致，说明功率流估算对设计有指导意义；另外，基础的弹性对隔振单元隔振效率的消弱作用非常显著，应尽量加大基础刚度。研究结果表明钢丝绳隔振器用于船舶主机隔振可行。     

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。     

筏架和基座特性对浮筏隔振效果的影响

从浮筏隔振系统中各子系统的广义四端参数矩阵入手,推导振级落差的计算方法。在此基础上,以某型发电机组浮筏隔振装置及其船体基座为研究对象,进行数值仿真,探讨筏架与基座对隔振效果的影响。结果表明,基座结构会对隔振效果产生较大的影响,而筏架结构对隔振效果的影响较小。     

浮筏隔振系统隔振效果有限元估算方法

针对船用浮筏隔振系统,基于有限元法建立了一种浮筏隔振系统的有限元模型,采用振级落差方法估算了浮筏隔振系统的隔振效果,并与试验结果进行了对比,振级落差理论估算与实测值基本一致,在一定精度范围内能满足工程要求.     

考虑基础柔性的隔振系统功率流特性分析

根据舰船机械设备安装特性及隔振要求,建立包含机械设备、隔振器和柔性基础的数学模型并对其求解,得到隔振系统在简谐激励下的响应及传递功率流计算公式,讨论了隔振系统中设备质量、隔振器刚度和阻尼、柔性基础刚度和阻尼等参数对隔振能力的影响。理论表明,适当增大机械设备质量、隔振器阻尼及柔性基础阻尼能提高系统隔振能力,较大的隔振器刚度不利于隔振,而基础板柔性对隔振系统的影响与激励频率有关,并给出了柔性基础隔振设计中参数选取的一般规律。     

考虑基础柔性的隔振系统功率流特性分析

根据舰船机械设备安装特性及隔振要求,建立包含机械设备、隔振器和柔性基础的数学模型并对其求解,得到隔振系统在简谐激励下的响应及传递功率流计算公式,讨论了隔振系统中设备质量、隔振器刚度和阻尼、柔性基础刚度和阻尼等参数对隔振能力的影响。理论表明,适当增大机械设备质量、隔振器阻尼及柔性基础阻尼能提高系统隔振能力,较大的隔振器刚度不利于隔振,而基础板柔性对隔振系统的影响与激励频率有关,并给出了柔性基础隔振设计中参数选取的一般规律。     

角形刚性阻振结构在船舶舱壁的应用研究

运用波动理论分析了刚性阻振结构对振动波的阻抑特性,基于阻抗失配原理设计了多种刚性阻振结构,并将其应用于船舶舱壁典型的“十”字结构处的刚性阻振隔振设计。在基座处施加激励力,数值计算得到模型在不同刚性阻振设计下的加速度传递函数、振级落差。通过对比分析可知：角形阻振质量带相对于方形阻振质量带具有更宽的阻隔频率以及更高的传递损失,中低频角形阻振质量带的隔振效果好,而高频角形空心阻振质量带的隔振效果好。     

基于动刚度法的水面船舶桨-轴-船体耦合系统

为分析在低频段内船体两侧螺旋桨激励相位差对船体振动的影响,基于动刚度法建立水面船舶桨-轴-船体耦合系统的横向振动3梁耦合模型。将动刚度法的计算结果与有限元法进行对比,表明动刚度法具有良好的精度。分析桨-轴-船体耦合系统的垂向固有振动特性。在低频段内该系统主要表现为船体梁的振动,推进轴系对船体梁的固有特性影响较小。对左右双桨分别施加不同相位差的单位垂向简谐力,计算由各轴承位置输入至船体梁的功率流。结果表明,双桨激励相位差的增大会使输入至船体梁的功率流变小。因此,在对桨-轴-船体耦合系统的横向振动控制方面,应重点关注双桨激励相位差较大时的工况。     

基于杆梁模型的舰船隔振系统功率流传递特性分析

针对舰船中比较典型的静不定隔振系统，建立了柔性基础上安装4个隔振器的隔振系统物理模型。对隔振器采用杆梁模型建模，隔振上层设备采用刚体模型，导出了静不定隔振系统的动力控制方程。使用振动功率流方法对隔振系统进行了功率流分析，并利用Matlab进行编程计算，计算结果表明杆梁模型隔振器对上下两端的功率流的减少有明显效果，隔振器的内部共振特性对隔振系统振动功率流具有显著的影响。对主要设计参数进行了讨论，得出了具有工程指导意义的结论。     

舰船阻振质量刚性隔振特性研究

利用波动理论的分析、处理方法,分析了阻振质量对船体结构中振动波传递的阻抑特性,讨论了阻振质量偏心布置对其隔振性能的影响。在此基础之上,突破传统柔性隔振理论的局限,开展双层壳动力舱段阻振质量刚性隔振特性研究,从阻抗失配的角度出发,初步给出了具有高传递损失特性的舱壁及出海管道系统结构形式,为船舶结构声学提供参考。研究结果表明:不同形式的阻振质量增大了船体结构的阻抗失配程度,加剧了振动波在船体结构中的波型转换、散射和反射,显著降低了动力舱段中高频带的振动和声辐射。     

基于有限元的功率流计算及隔振系统优化设计技术研究

振动功率流法是研究柔性结构动态特性的有效手段,导纳功率流分析法是目前的主要研究方法,由于只能得到极少数简单结构的解析导纳,对于复杂的结构导纳功率流分析法束手无策.有限元动态分析可以解决绝大多数结构的振动问题,目前大多数有限元动态分析主要集中于模态分析、位移响应分析等.本文从有限元动力方程推导出发,给出了节点频域复数力的表达式,进而给出基于有限元动力分析的功率流计算方法.对一个单梁隔振系统进行理论计算和有限元计算对比,验证了该方法的准确性.最后,基于该方法对隔振器参数和振源布置位置寻优,得到最优参数使传递到基础的振动能量最小.这种方法对大型结构动态设计具有借鉴意义,可应用到工程实际中.     

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。     

基于功率流的空气弹簧最优安装位置与载荷分配计算方法

空气弹簧易于通过改变气压控制其刚度,因此,存在着保持被隔振设备静平衡姿态不变,有多种安装位置和相应的载荷分配方案。文章从功率流传递最小的角度出发,理论上推导出了一种平面空气弹簧隔振系统最优安装位置和载荷分配选取的计算方法,具有较大应用价值。     

Vibration transmission characteristics of composite laminate joints based on power flow北大核心CSCD

[目的]为了研究复合材料层合板连接节点的振动传递特性,提出一种采用有限元功率流法并结合功率流可视化技术的分析方法。[方法]首先,验证用有限元实体单元功率流描述板壳振动的有效性;然后,引入功率流传递率评价指标,提出有限元模型功率流传递率的计算方法,并以导纳功率流法计算结果为参照来验证其有效性;最后,建立嵌入式连接和螺钉连接这2种复合材料层合板的连接模型,计算其功率流传递率曲线和典型功率流矢量图。[结果]对比验证结果表明,2种连接模型的振动传递路径和功率流传递率存在明显差异。[结论]有限元功率流法直观反映了连接结构的振动传递能力及振动能量传递路径,可为复合材料结构设计提供参考。