基于有限元动力计算的浮筏隔振系统功率流研究

结构在中、低频段的振动功率流计算大多采用导纳法,而复杂结构的导纳采用解析方法不易求得.给出了基于结构有限元动响应分析的振动功率流计算方法,采用该方法推导了一典型浮筏隔振系统的传递功率流表达式,编程计算对比了2种隔振方案(橡胶方案、气囊方案)的传递功率流和隔振效果.该方法对此类复杂浮筏隔振系统的设计有一定的指导作用.     

整舱浮筏全频段能量传递数值分析研究

主要研究在宽频带外力的激励下,整舱浮筏隔振系统在全频段范围内的功率流.在计算整舱浮筏隔振系统全频段的功率流时,在低频段采用有限元方法,高频段采用统计能量法,得到整舱浮筏隔振系统全频段范围(10～8000 Hz)的功率流理论计算结果.并对2种方法重叠频段的部分计算结果进行了对比,重叠频段部分整舱浮筏隔振系统振动响应和功率流计算得到的曲线变化趋势基本一致.     

组件功率流计算法和iSIGHT环境下隔振系统优化设计

解析导纳功率流计算法不适于复杂结构,基于有限元的功率流计算方法适用于各种复杂结构。但直接采用有限元法计算复杂结构效率很低,本文提出基于组件有限元技术的功率流计算方法,应用组件技术提高有限元功率流法的计算效率,并从计算模型大小、计算效率和计算精度等方面对组件计算法和直接有限元法作比较,结果表明通过合理选择组件类型和保留的子结构模态数,可以满足精度要求,而计算效率大大提高。最后在组件功率流计算基础上,应用优化软件iSIGHT作隔振系统优化设计,对优化参数作灵敏度分析。该方法具有工程参考价值。     

浮筏系统隔振性能的功率流评价指标

文章采用刚度为常数、阻尼随频率变化的Bush单元来模拟实际的5-200Hz的隔振器的垂向机械阻抗特性。通过有限元频率响应计算得到了浮筏隔振系统的结点响应信息,在此基础上采用隔振器机械阻抗方程求得隔振器两端的受力值,进而代入功率流表达式得到了系统的输入输出功率流。对系统输入输出的加速度响应和功率流进行了对比分析,结果表明了采用功率流来评价隔振系统的优劣更能反映隔振系统的实际隔振效果。采用功率流作为隔振系统隔振效果的评价标准是合适的,而且在某些方面要优于采用单一的加速度(速度)响应作为评价指标的评价体系。     

多源激励下浮筏功率流特性的有限元分析

以船用浮筏为研究对象,在有限元方法的基础上,提出了利用四端参数法计算输入上层隔振器功率流、利用导纳法计算输入基座功率流的研究方法,并结合单自由度隔振系统验证了方法的准确性。利用该方法计算分析了扰动特性相同以及扰动特性不同的两设备激励力间的相位关系对输入基座功率流的影响。计算结果表明当设备的扰动特性相同时,相位关系对功率流的影响较为复杂,且影响不容忽视;当相位差为π时对应的低频段功率流最小。当两设备的扰动特性不同时,相位关系对输入基座功率流的影响取决于每台设备的激励谱与该台设备单独工作时隔振效果的综合。     

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。     

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。     

振动控制中的功率流方法研究现状

在分析大量文献的基础上,对功率流方法研究的现状进行了总结.主要包括四部分功率流理论方法的研究、结构振动中的功率流研究、隔振系统功率流研究和实验研究,最后指出了功率流方法研究的不足之处.     

弹性基础上单层隔振系统功率流传递特性研究

利用振动能量的传递与变化来描述系统的振动状态具有诸多优点,功率流作为隔振系统中能量传播的一个衡量指标,可以方便地分析机械振动的传播路径与隔振系统的隔振效果.本文将柔性基础上的单层隔振系统简化为四边简支薄板基础上的单层隔振系统模型.通过对模型的分析和数值计算,可以考察各变量对于隔振效果的影响,通过不同的方式来评估隔振系统的隔振效果,将功率流概念运用到隔振效果的评估中,分析其中的差别和相似点,为隔振系统的设计与评估提供指导.     

水翼涡激振动的数值模拟研究

对二维水翼结构进行流固耦合运动分析,利用大涡模拟方法计算高雷诺数下水翼绕流场,流场力作用于二自由度刚体上导致周期性的垂荡和转动,龙格库塔法求解刚体水翼的运动方程,位移参数作为下一时间步流场计算的边界条件,具体通过编译自定义函数控制刚体运动和流场网格变化。探讨了初始攻角、刚心位置以及来流速度对水翼振动的影响,发现在来流速度增大至某一数值时水翼发生了颤振现象,并在时域与频域上对颤振的发生机理进行深入探讨。     

Research on vibration characteristics of L-shaped plate using a mobility power flow approach

L-shaped plates have become an important focuses in structural vibration research. To determine their vibration characteristics, this paper applied a mobility power flow method. Firstly, the L-shaped plate was divided into two substructures to simplify analysis. The coupled bending moment was then deduced by applying a continuous vibration property on the common edge. Next, the response on any point of the plate and the input and transmitted power flow formulas were calculated. Numerical simulations showed the distribution of the coupled bending moment and the response of the whole structure. The validity of this method was verified by the SEA approach.     

磁悬浮隔振器的自寻优前馈控制

以船舶的振动主动控制为背景,基于自行研制的磁悬浮隔振器,提出了前馈控制的主动隔振方案,设计了对控制器参数在线自寻优的算法.该算法能够用于具有非线性特性的磁悬浮隔振器,并且不需要建立主动力到控制目标点的通道模型.在磁悬浮隔振系统上的实验结果表明,该控制算法取得了良好的减振效果,并且当系统受到扰动后,能够实现寻优过程的自动启动.     

基于FEM/BEM的船用水泵流动诱发振动噪声计算分析

离心水泵是舰船上面重要的流体机械,广泛应用于船舶冷却系统、舱底压载系统、循环水系统及消防系统。同时离心泵也是舰船管路噪声源之一,影响着船舶运行环境舒适性与舰船的安全隐蔽性。本文利用fluent软件计算流场非定常过程中叶轮所受时域脉动压力,并提出优化方案。将其作为激励源加载到水泵电机有限元模型上,采用隐式有限元法计算泵组表面振动速度与机脚处加速度,估算泵组振动烈度。将有限元振动速度导入Virtual.Lab软件,采用声学边界元计算泵组的空气噪声辐射。计算结果表明,泵组出水口处与机脚处振动噪声较大,应采用相关的减振降噪技术。     

基于ADINA的人字闸门流激振动分析

人字闸门作为一种承受单向水头的平面闸门,在通航建筑物中得到了广泛的运用。针对人字闸门在运行过程中容易出现振动现象的问题,对人字闸门进行了流激振动响应分析,以了解人字闸门外部激振作用。通过模拟水流脉动荷载,计算分析了人字闸门的应力、位移和加速度响应值,对闸门的振动危害进行了判断。     

圆柱壳结构输入功率流主动控制研究

利用导纳函数表示圆柱壳体在激励力与控制力同时作用下的响应,将输入壳体的总功率流表示为哈密顿二次型函数的形式,并以此为目标函数对壳体振动进行主动控制研究.另外,在目标函数中添加控制力幅值二次项以便用较小的控制力取得较为理想的控制效果.利用前馈二次型最优控制理论得到最优控制力并讨论了几个重要参数对控制效果的影响.     

圆柱壳结构振动功率流和主动力幅值的控制研究

以输入结构的总功率流和所需主动力幅值为控制目标函数,对输入圆柱壳结构振动功率流的主动控制进行了研究,并分析了几个重要参数对壳体结构振动功率流控制效果的影响.利用导纳函数求解结构响应,构造目标函数为二次型函数形式,利用哈密尔顿二次型最小值理论给出最优控制力前馈控制表达式.     

激励点位置对结构振动特性的影响

研究了激励点位置对于梁、板结构输入功率的影响规律。研究表明:在不改变结构参数和激励特性的情况下,对于激励位置的优化不仅可以减小结构的振动能级,而且能抑制结构共振时的响应特性。由此提出了控制结构振动的新途径,激励点的位置对于结构的振动特性有着不可忽视的影响,并具有广阔的应用前景。