基于梁-弹簧模型的双级减震系统冲击响应特性

双级减震系统是国内外潜射装置抗冲减震的主要结构形式,明确结构参数对减震性能的影响规律,对工程设计和研究分析具有重要作用。采用3层梁-弹簧模型,从梁结构质量比、双级减震环节刚度比以及梁变形等角度出发,对减震系统中结构变形、结构质量以及减震环节刚度等因素对双级减震系统冲击响应的影响规律进行研究分析。研究结果表明:采用双级减震结构,能够获得有效的抗冲击性能;随着下层相对上层减震环节刚度比的增加,模拟弹体的上层梁最大过载响应减小,而模拟内外筒的中间层与下层梁间最大相对距离增加;随着中层梁相对其他2层的质量比增加,中层梁质量对系统响应的影响减小。     

带限位器的船用浮筏系统冲击响应分析

针对船用浮筏系统在BV043/85舰艇冲击标准规定的冲击载荷下冲击响应较大的问题,以某船用柴油发电机组浮筏隔振系统为例,采用MSC.Nastran对系统进瞬态响应分析,分别计算筏体厚度、结构阻尼、上层限位器间隙变化时的浮筏系统冲击响应,计算结果表明,筏体厚度、结构阻尼、上层限位器间隙对冲击响应结果影响较大,而且上层限位器可以同时限制上、下层隔振器变形量,选择最优的参数值可以使浮筏系统具有良好的抗冲击性能。     

带限位隔振系统冲击响应分析

为提高舰载设备的抗冲击能力,利用ANSYS中的弹簧间隙单元构建有限元模型,通过仿真计算分析限位器刚度参数对隔振系统抗冲击性能的影响,揭示二次冲击问题产生的原因并给出合理建议。研究结果表明:在任一安装间隙下,随刚度比的增加,被隔振设备的相对位移响应逐渐减小,加速度响应迅速增加,二者呈负相关;二次冲击问题不受传统限位器刚度大小影响,但通过合理选用限位器参数或设计新型大阻尼限位结构可有效改善二次冲击的影响,进而提高舰载设备的抗冲击性能。     

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.     

大型集装箱起重机翘翘梁式减震方法研究

提出了一种适用于大型岸桥减震的翘翘梁减震装置,通过建立岸桥无控结构和安装该减震装置的数值模型,采用非线性时程分析方法,分析了结构的地震响应,并与斜撑式减震方法进行了对比。研究结果表明,翘翘梁式减震装置能明显提高岸桥结构的抗震性能,减小岸桥结构的位移响应;相比其他减震方法而言,翘翘梁式减震装置对岸桥结构的振动控制效果最为明显,其减震率可以达到61%。     

近距空爆载荷下钢板/聚脲复合结构动响应特性仿真

[目的]为探讨聚脲涂层对钢板抗爆性能的提升机制,掌握背涂聚脲层对钢板动响应特性的影响规律,对钢板/聚脲复合结构的抗爆动响应过程进行仿真研究。[方法]采用LS-DYNA软件对钢板/聚脲复合结构在近距空爆载荷作用下的变形/失效过程及吸能机制进行数值仿真,并与文献试验结果进行对比,验证数值仿真方法的合理性和准确性。在此基础上,进一步分析前侧钢板层与背侧聚脲层的厚度配比及强度配比对结构变形/失效及能量吸收的影响。[结果]结果表明:背侧聚脲层在抗爆过程中存在二次崩落现象,其崩落碎片动能在后侧聚脲层总吸能中占主导地位;随着钢板-聚脲厚度比值的增加,前侧钢板层的最大塑性变形先减小后增大;随着强度比值增大,钢板的最大塑性变形和聚脲的吸能占比均单调减小。近距空爆载荷作用下,由于崩落而形成的碎片动能是后侧聚脲层的主要吸能方式;总面密度不变时,钢板/聚脲复合结构存在抗爆性能最优的厚度配比;强度比值的增大会降低聚脲层的吸能占比,同时提升结构的整体抗爆性能。[结论]研究结果可为钢板/聚脲复合结构的抗爆防护设计提供参考。     

水平地震作用下全直桩码头底梁作用影响分析

以全直桩梁板式码头单层梁结构和增设底梁的双层梁结构为研究对象,采用振型分解反应谱法,对两者在水平地震作用下的动力响应进行对比分析,研究底梁对结构自振特性、位移响应、桩基及横梁内力的影响。结果表明,增设底梁可有效提高结构刚度,减小结构侧向位移和桩顶弯矩,改善桩基和横梁内力分布,从而提高结构抗震能力。     

船体梁刚度对波激振动影响的比较研究

船舶大型化发展的趋势使得其尺度越来越大,而结构轻量化设计的需求则使高强度钢被大量应用于其结构设计之中,相对于传统的小尺度船舶,相对刚度的下降使得船体梁变得越来越"软",这将导致大型船舶在波浪中航行时船体结构波激振动特性发生变化。采用模型试验和理论预报的方法,研究某大型工程船在不同船体梁刚度下的低频和高频垂向波浪载荷响应。分段试验模型采用2种横剖面惯性矩的钢质梁,用以分别模拟船舶横剖面原始的和变化后的刚度。采用三维水弹性理论对该船在波浪中的响应进行预报,并与模型试验结果进行比较。结果显示:小刚度的船体梁更易在波浪中发生波激振动;频繁的波激振动将导致结构发生严重的疲劳损伤问题。这种刚度变化对船体梁波激振动的影响规律表明,有必要将刚度作为大型船舶结构优化设计的重要参数之一。     

基于船体梁的船体弹性变形预报方法

将船体简化成一根两端完全自由、质量和刚度沿船长方向分布不均匀的变截面梁,采用迁移矩阵法算出船体梁的固有频率和振形;将三维势流理论和结构动力学方程相结合,求出船体振动的主坐标,再利用模态叠加原理得到计算点的幅频位移响应;利用谱分析方法计算不同工况时的船体变形,并根据雷利分布得到其统计值。以某船为例,利用该方法计算船体相对变形,并对结果进行分析,得到了船体变形随着航速大小和浪向角改变的规律。     

空中爆炸载荷下PVC泡沫夹芯板动态响应分析

基于Abaqus/Explicit,计算分析PVC夹芯板在空爆载荷作用下的动态响应,考察夹芯板上面板厚度、芯层高度及炸药当量对其抗爆性能的影响,并从能量吸收的角度分析不同工况下PVC夹芯板的吸能特性。数值结果表明夹芯板的动态响应对其结构配置比较敏感,增加上面板厚度及芯层高度可以明显减小下面板挠度,从而提高结构的抗爆性能。夹芯板的总体吸能量与上面板厚度密切相关,与芯层高度没有明显关联,减小上面板厚度可以提高结构的总体吸能量;在相同工况下,增加上面板厚度可以提高上面板吸能占比,增加芯层高度可以提高芯层吸能占比。在炸药当量较小时,夹芯板变形以上面板局部弯曲及芯层压缩为主;当炸药当量较大时,夹芯板变形以整体弯曲变形为主。研究结果对PVC夹芯板抗爆性能的优化设计具有一定的参考价值。     

限位器抗冲击计算

通过对具有无阻尼和有阻尼限位器隔冲系统的冲击响应计算，得到了限位器的主要参数（工作间隙、刚度和阻尼）对系统的抗冲击性能（冲击作用下设备的最大加速度与最大位移）的影响。工作间隙是起决定性的因素，适当的阻尼不仅可以大幅度减少最大位移，也可以减小最大加速度。最后提出了各参数的确定方法。     

梁状浮筏隔振系统的降价建模方法

本文提出了一种梁状浮筏隔振系统结构形式。该系统是由２根自由－自由梁和连接民梁、梁与基础的弹簧及阻尼组成。为了减少在动力分析和结构动力优化设计中的计算工作量，本文提出了一种降价建模方法。由该方法得到的降价系统，能够很好地保留由示缩聚有限元模型建立起来的系统低阶动特性。与部件模态综合法相比，该方法形成降价系统的总刚度矩阵和质量矩阵过程简单，且计算结果通常不需要坐标转换即可求得系统的动力响应， 实例计算     

An investigation into the isolation performance of mono-and bi-stable systems

Motivated by the need for improving the isolation performance, many research studies have been performed on isolators with nonlinear characteristics. Based on the shape of their phase portrait, such devices can be configured as either a mono-or bi-stable isolator. This paper focuses on investigating the relative performance of these two classes under the same excitations. Force transmissibility is used to measure the isolation performance, which is defined in terms of the RMS of the ratio of the transmitted force to the excitation force. When the system is subjected to harmonic excitation, it is found that the maximum reduction of the force transmissibility in the isolation range using Quasi-Zero stiffness is achieved. When the system is subjected to random excitation, it has the same effect of Quasi-Zero stiffness. Further, optimum damping can be changed with stiffness and has minimum value.     

单和双稳系统相对隔振特性的研究（英文）

Motivated by the need for improving the isolation performance, many research studies have been performed on isolators with nonlinear characteristics. Based on the shape of their phase portrait, such devices can be configured as either a mono- or bi-stable isolator. This paper focuses on investigating the relative performance of these two classes under the same excitations. Force transmissibility is used to measure the isolation performance, which is defined in terms of the RMS of the ratio of the transmitted force to the excitation force. When the system is subjected to harmonic excitation, it is found that the maximum reduction of the force transmissibility in the isolation range using Quasi-Zero stiffness is achieved. When the system is subjected to random excitation, it has the same effect of Quasi-Zero stiffness. Further, optimum damping can be changed with stiffness and has minimum value.     

幂律流体阻尼的隔冲特性研究

基于幂律流体阻尼特性,建立了单自由度冲击隔离系统数学模型,分析了幂律流体的分段阻尼力特性与隔冲耗能特性,并讨论了速度相关指数、固有频率、冲击载荷幅值等因素对系统隔冲性能的影响。研究结果表明:当激励信号产生的流体相对速度较小时,剪切稀化流体的隔冲性能优于线性阻尼和剪切稠化流体阻尼,流体相对速度较大时,剪切稠化流体的隔冲性能优于线性阻尼和剪切稀化流体。幂律流体的参数影响分析为幂律流体阻尼器的设计和实际应用提供了一定的参考。     

管路系统结构及其参数对冲击响应的影响分析

对管路系统进行了冲击响应的仿真及试验分析,得到了管路系统弹性吊架、间隙、弹性支撑三种管路系统结构及其参数对冲击响应的影响情况.结果表明:集中质量点处的最大冲击加速度值在管路系统配置了弹性吊架后有所减小,配置间隙后有所增大,弯管处的应变最大值则反之.在较小范围改变吊架刚度及间隙大小对两者的影响均不大,但两者在管路系统配置了弹性支撑后均有所减小,且均衡支撑将使应变最大值的减小更为明显.研究结果为舰艇管路系统结构抗冲击防护提供了支持.     

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。     

用粘弹性梁控制加筋板稳态简谐响应的研究

应用模态叠加法研究了以粘弹性梁为阻尼处理的加筋板的稳态简谐响应。在分析中，板和梁均采用每个结点三个自由度的有限元，考虑了梁的偏心作用。以结构幅频特性曲线的方式来研究粘弹性梁阻尼处理对结构响应的控制作用，分析了阻尼材料杨氏模量实部、损耗因子和粘弹性梁剖面尺寸对结构响应的影响。结果表明，粘弹性材料能够有效地控制结构的共振响应。粘弹性梁阻尼处理仅对某些结点和模态起的作用较大，将其与其他阻尼敷设形式合理配置，相信会起到良好的减振效果。     

Equivalent linear pseudostatic and dynamic modelling of vertically vibrating monopile

To optimize offshore wind turbine (OWT) design, an engineering tool has been developed allowing for a detailed investigation of the effects of nonlinear soil stiffness and damping on foundation dynamics. We have studied the response of a vertically oscillating offshore wind monopile foundation in a realistic soil profile subjected to loads between 1 and 200 MN in the frequency range 0–10 Hz with pseudo-static and equivalent linear dynamic model. The non-linear soil behaviour is modelled with an equivalent linear method with shear modulus reduction and damping curves as input. The tool is verified and validated by comparison with elasto-dynamic model and experiments. With increasing load amplitudes foundation stiffness increases and damping decreases. For large load amplitudes the lower part of the pile foundation contributes more to foundation damping. The results indicate the nonlinear foundation stiffness and damping can be modelled rationally by combining stiffness and hysteretic damping from nonlinear static tools with apparent mass and radiation damping from elasto-dynamic analysis. The tool can be used to compute soil springs and dampers based on laboratory-based soil stiffness and damping.