电磁式准零刚度隔振器设计与试验

针对承载质量变化时准零刚度隔振器的综合刚度会偏离设计匹配状态而导致振动放大的问题,利用电磁力稳定输出且便于调节的结构特性,提出一种基于正负刚度并联的电磁式准零刚度隔振器。对电磁负刚度、机械弹簧正刚度、柔性铰链和电涡流阻尼等模块进行结构设计,并对这4个模块的力学特性进行定性分析和有限元仿真,开展电磁式准零刚度隔振器的静态和动态性能试验。结果表明：电磁负刚度的引入使隔振器固有频率由3.00 Hz降为1.75 Hz,在船舶常见特征线谱的激励频率下,线圈电流2 A时能产生45 dB～52 dB的振动衰减效果,为超低频隔振的准零刚度装置原型设计拓展了思路。     

一种准零刚度采集器的宽频振动能回收特性分析

为了拓宽振动能量采集器的频率带宽,给出一个准零刚度振动能量采集器,研究了该采集器的收集性能.该采集器由两个倾斜的线性弹簧和一个竖直的线性弹簧组成,两个倾斜的弹簧具有snap-through型负刚度特性,竖直的弹簧为线性刚度.改变竖直弹簧的刚度,采集器在平衡位置具有准零刚度的特征.基于电磁感应现象,建立采集器的机电耦合控制方程,利用谐波平衡法,求解采集器的动力学响应.计算发现采集器的幅频响应曲线具有5个解的双跳跃现象,先向左弯曲的软特性,再向右弯曲的硬特性.通过和相应线性采集器比较,发现该采集器频率带宽可以增加3.56倍,比等效线性采集器增加2.87倍.讨论了采集器参数对频率带宽的影响,数值结果验证了近似解析方法的正确性,为振动能量采集器的设计提供了一个新方案,为振动能量采集技术的研究提供了理论支撑.     

一种准零刚度隔振器的特性分析与实验研究

  目的  研究准零刚度隔振器各系统参数对隔振性能的影响,可为其应用于隔振系统提供攻关方向。  方法  以线性隔振、准零刚度隔振组成的双层隔振系统和两自由度等效线性隔振系统为对象,分别建立动力学模型;采用平均法推导谐波力激励条件下2个系统的功率流传递率,证明前者比后者有更好的隔振性能,并提出增强双层隔振系统隔振效果的方法。  结果  研究表明,双层隔振系统第2阶共振频率对应的功率流传递率最大值小于1,意味着其在第2阶共振频率附近范围内仍具有隔振效果,从而克服了两自由度线性隔振系统的缺点。  结论  双层隔振系统可通过适当减小阻尼比、质量比和刚度比来提高其隔振性能,且比等效线性隔振系统的低频隔振性能更好。     

船用超低频准零刚度隔振器设计及性能研究

将硅氟橡胶碟型弹簧与电磁弹簧并联组合,构建出一种适用于船舶精密设备的准零刚度隔振器。首先建立隔振器等效力学模型,基于麦克斯韦电磁原理,计算动刚度为零时的电流值,并推导该系统的幅频特性关系。进而验证橡胶材料公式建模方法和磁力2D数值计算方法的正确性,在此基础上,计算出碟型橡胶弹簧力学特性,以及电磁弹簧间距、动芯材料、线圈电流等参数对电磁负刚度力的影响规律。根据准零刚度理论,组合电磁弹簧与碟型橡胶弹簧,设计出准零刚度隔振器。研究表明该隔振器低频振动无放大,且减振缓冲效果相比传统减振器,有约40 dB的提升。     

柔性基础准零刚度隔振系统吸引子迁移控制研究

以具有柔性基础的准零刚度隔振系统为对象,分析了系统的共存吸引子及其吸引域。在共存吸引子的吸引域之间建立了一条目标轨道,分别采用开环控制和开环加闭环控制方法使系统迁移至目标轨道,实现了系统吸引子迁移控制。同时,对开环加闭环控制方法的稳定性和可行性进行了分析。仿真结果表明:该系统同时存在一个周期3吸引子和一个周期1吸引子,开环控制方法难以使系统迁移至目标轨道,无法实现吸引子迁移控制;开环加闭环控制可使系统沿着目标轨道在两个周期吸引子的吸引域之间进行迁移,当其运行在较大振幅的周期3吸引子上时,可控制系统迁移至较小振幅的周期1吸引子上,从而实现减振降噪。     

一种基于五弹簧模型的准零刚度隔振装置特性分析

针对低频隔振需求,提出一种由1根垂向弹簧和4根有预压的水平斜向弹簧组成的五弹簧准零刚度隔振装置。首先,通过静力学分析实现准零刚度的参数条件,建立隔振装置的动力学模型,利用谐波平衡法分析系统的幅频特性,利用跳跃频率和力传递率进行稳定性分析。最后,讨论激励幅值、阻尼比、安装角度对隔振性能的影响。结果表明,五弹簧准零刚度隔振装置拥有较好的低频隔振性能,且其简单的设计构造使其更易工程化,也可为其他类似准零刚度模型提供思路。     

船舶输水管系统振动特性试验研究

针对船舶输水管道系统振动问题进行研究,建立了实验模型,研究了管道振动机理,分析了影响管道振动的因素,运用有限元分析技术对管系进行了模态分析,利用传递矩阵法,计算出流体在管道中的共振频率,对实验管道系统进行了压力、振动测量,得出其功率谱图,并对管道系统的振动、压力脉动信号进行了检测处理,分析管道振动的原因。应用分析的结果指导船舶管系优化设计,给出设计管系的合理步骤和方案。主要考虑各段管道的长度、弯头角度、不同支承条件、液体压力等因素对管道振动的影响;同时分析各种防振、减振措施。     

柴油机调速系统动态特性仿真试验研究

文章简要介绍了柴油机和电子调速器的模型,特别是讨论了模型参数对调速系统动态性能的影响,从而对选取PID电子调速器的参数具有一定的指导意义.     

船舶智能结构振动反馈控制研究

针对船舶结构特点,以压电(PZT)材料作为反馈传感器和控制作动器,粘贴在船舶板梁结构表面,形成智能结构反馈控制闭环系统,使结构振动得到有效控制。从PZT材料的本构方程出发,建立了压电智能结构的传感器、作动器以及振动控制有限元方程,并用ANSYS软件进行了数值仿真研究。数值算例验证了智能结构在结构尺寸和厚度比较大的船舶板梁结构振动控制的可行性,可以给船舶结构振动控制提供一种新的途径。     

气垫船动力装置系统振动特性研究

本文以一艘全垫升气垫船为研究对象，对其动力装置系统各支架局部振动进行了试验研究，提出了动力装置系统各支架振动特性计算的数学模型并进行了有限元动力分析，对计算结果和试验结果进行了比较研究，得出了一些重要结论，可为同类船设计者提供参考。     

水上软刚臂系泊FPSO运动特性试验研究

为了评估水上软刚臂系泊FPSO在浅水域极端海况下作业的安全性能,通过静水衰减和共线风浪流联合作用工况的物理模型试验,分别得到系泊FPSO各自由度的固有周期和运动响应。通过时域分析得到FPSO在纵荡向大幅共振运动的产生机理。FPSO垂荡运动包括低频成分和波频成分,分别表现为类似于波浪相应成分的时历过程。而纵摇运动由于对软刚臂的系泊作用非常敏感,其与纵荡运动时历过程也表现出较高的相关性。     

船舶轴系振动激励特性试验研究

船舶轴系振动会降低轴系的可靠性和使用寿命,开展轴系振动监测能及时发现故障隐患并避免重大事故发生。文章研究了船舶轴系不同激励源的激励特性,介绍了2种主要的船舶轴系振动监测方法并在中间轴承上开展轴系振动测试。基于实船监测数据,分析了波浪、轴、螺旋桨激励对轴系中间轴承振动的贡献率,数据表明,在较低工况下,轴自身激励占主导,随着转速工况的增加,螺旋桨激励影响逐渐上升,并且越靠近轴系艉部,影响越剧烈。     

船用复合材料管路振动特性试验研究

为研究船舶中复合材料充液管路的减振特性,首先采用几何尺寸相同的复合材料直管和钢直管进行振动响应对比分析。通过直管的四端阻抗测试,获得2种材料直管的传递矩阵,对比分析复合材料管路与钢管的振动传递损失。然后对2种材料直管进行自由边界下的模态测试,获取管路的阻尼系数。试验结果表明:在满足输水性能和结构强度的前提下,复合材料管路只是同几何尺寸钢管质量的一半,复合材料管的固有模态频率要低于钢管,模态阻尼系数却远大于钢管。在2500 Hz内复合材料管的横向振动传递损失优于钢管;而轴向传递损失在低频段要劣于钢管,高频段又优于钢管。因此在减振性能上,复合材料管更利于振动能量在传播过程中的衰减。研究成果可为复合材料在船舶充液管路减振降噪中的应用提供参考。     

船用复合材料管路振动特性试验研究

为研究船舶中复合材料充液管路的减振特性,首先采用几何尺寸相同的复合材料直管和钢直管进行振动响应对比分析。通过直管的四端阻抗测试,获得2种材料直管的传递矩阵,对比分析复合材料管路与钢管的振动传递损失。然后对2种材料直管进行自由边界下的模态测试,获取管路的阻尼系数。试验结果表明:在满足输水性能和结构强度的前提下,复合材料管路只是同几何尺寸钢管质量的一半,复合材料管的固有模态频率要低于钢管,模态阻尼系数却远大于钢管。在2 500 Hz内复合材料管的横向振动传递损失优于钢管;而轴向传递损失在低频段要劣于钢管,高频段又优于钢管。因此在减振性能上,复合材料管更利于振动能量在传播过程中的衰减。研究成果可为复合材料在船舶充液管路减振降噪中的应用提供参考。     

高弹性联轴器结构振动传递特性试验研究

为减少舰船动力装置中的振动传递,设计了高弹性联轴器样机及振动传递特性试验系统.以振级落差为评价指标,研究了弹性橡胶件及弹性膜片对联轴器轴向、径向以及扭转方向的固有频率与振级落差的影响.试验结果显示,膜片数量的变化对高弹性联轴器的振动隔离效果影响较小,而橡胶件对振动传递特性影响较大,能显著提高在50 Hz以上频率时的振动隔离效果,在400 Hz以上频率时的隔振效果可达到50 d B.试验系统可为高弹性联轴器的振动传递特性测试及其结构设计提供一定的参考.     

大型液化气船泵塔振动特性试验研究

针对某型LNG船液化气封闭舱内的泵塔,采用不同方法进行振动特性测试分析。应用激振试验测试方法获得了某型LNG船泵塔结构的模态,同时通过船舶在航行中不同运行工况下的振动测试,也提取到了泵塔的振动模态特性。对这2种方法的测试结果进行比较,二者吻合良好。表明变工况振动测试方法能够识别结构的模态,尤其适用于难以开展激振试验场合的结构振动特性测量。     

舰船模型模态试验与振动特性研究

以某舰船模型为对象,利用CF-5220双通道频谱分析仪,采用宽频带的快速正弦扫描激励方法,对上述船模进行模态试验分析,同时利用模态分析软件的参数识别功能,结合三维数据转换程序,识别出该船模的各阶固有频率,振型以及阻尼参数,并以图表、曲线、动画等形式给出相应的结果.依据试验得到的结果,对舰船的振动特性进行了分析.     

汽轮机-减速器系统的振动特性研究:理论和模拟试验

某型汽轮机-减速器系统存在一定的振动问题,其振动主要来源于多级齿轮啮合,通过采用啮合线与水平线的夹角作为重要的参考角度的方法,可以方便地得到多级齿轮的动态啮合力模型.将此动态啮合力与有限元方法相结合,建立了汽轮机-减速器系统的动力学模型.采用数值仿真的方法求解了系统的动态响应,仿真结果表明:系统具有复杂的频率成份,包括转频、啮合频率及其边频带、啮合频率之间的组合及其边频带.采用电动机和齿轮箱来模拟汽轮机一减速器系统,建立了模拟试验台.通过试验研究了模拟试验台的动态响应,试验测试结果验证了对模拟试验台的理论计算结果.为工程实践中的汽轮机-减速器系统的振动特性分析和故障诊断提供了重要的依据.