惯性测量组合减振系统动力学分析及实验研究

目的保证惯性测量组合(Inertial Measuring Unit,IMU)减振系统具有良好的减振性能。方法建立测量组合的三维模型,为提高IMU的解耦率,调整IMU和支架的质心,使IMU的质心与4个隔振器的刚度中心基本重合。采用Mooney-Rivlin超弹性本构模型对橡胶隔振器的橡胶材料进行表征,并在此基础上建立IMU减振系统有限元模型,对IMU减振系统的频率响应和冲击响应进行分析,并对IMU减振系统进行振动和冲击试验。结果通过调整IMU质心位置和支架结构,使各阶模态能量解耦率都在80%以上;通过频率响应仿真分析,IMU减振系统在X,Y,Z方向上放大倍数分别为3.072,3.12,3.17;通过冲击响应仿真分析,IMU减振系统响应最大幅值为70.1g。结论通过实验验证了有限元模型的正确性和减振设计的有效性。     

热空气作用下FM-2D橡胶材料老化本构模型研究

目的 建立热空气作用下氟醚-2D(FM-2D)橡胶材料的老化本构模型,形成老化作用下橡胶材料力学响应分析方法,为准确评估橡胶密封件使用寿命提供依据。方法 探究热空气作用下FM-2D橡胶材料老化机理,基于连续介质有限变形理论框架,采用热力学耗散势函数法,引入橡胶老化过程的势能函数,据此建立考虑橡胶材料老化的超弹性本构模型,基于橡胶老化试验,完成本构模型参数标定,实现老化作用下橡胶力学响应的预测。结果 建立了热空气作用下橡胶材料的老化本构模型,依据老化试验数据标定模型参数,分析了热空气作用下橡胶材料本构模型的可靠性。结论 建立的热空气作用下橡胶材料的老化本构模型可准确预测橡胶随老化时间演变的力学响应,有效模拟了橡胶材料的老化过程。     

过载状态下橡胶减振器动态性能分析

目的研究飞行过载状态下的橡胶减振器动态性能。方法通过对试验件施加不同大小力来模拟过载情况,测量试验件减振前后的加速度响应。结果对加速度响应进行分析,发现橡胶减振器主减振方向上的减振效率随飞行过载增大而减小,减振器的刚度反而增大。在正交于主减振方向上,其减振器减振效率和刚度,基本不随飞行过载环境而变化。结论飞行过载影响橡胶减振器在过载方向上的动态性能,因此在橡胶减振器选型时,应考虑到飞行过载环境的影响。     

基于平均法的金属橡胶隔振器非线性振动特性研究

目的研究金属橡胶隔振系统的非线性振动特性和机理。方法建立该金属橡胶隔振系统的非线性动力学模型,利用平均法推导出系统的自由振动运动方程和在简谐激励下的受迫振动幅频响应方程,通过数值计算分析影响隔振系统位移传递率的因素。随后设计一种结构紧凑的金属橡胶隔振器,通过静压试验得到加载卸载迟滞回线,利用拟合方法建立金属橡胶的指数型刚度模型。该模型在相同拟合效果下参数较少,将指数型非线性刚度模型代入到振动方程中进行求解,得到理论幅频响应曲线。同时,进行金属橡胶隔振系统的正弦扫频试验,得到不同振动幅值下的实测传递率幅频响应,与理论计算结果进行对比。结果拟合参数与系统的振动特性相关,拟合参数k_(1)越大,系统共振频率越低,拟合参数k_(2)越大,系统共振频率越高。理论计算与试验结果共振频率的误差最大为2.1%,放大倍数最大误差为17.1%。该理论方法可以较为准确地计算出隔振系统的共振频率、共振放大倍数以及非线性振动的跳跃现象。结论该方法可以较为准确地通过金属橡胶隔振器的静压试验数据预估出金属橡胶隔振系统的非线性振动特性,对于金属橡胶隔振设计具有一定的应用价值。     

某型飞机发动机隔振系统设计与振动特性分析

目的降低飞机由发动机振动引起的全机振动应力水平,改善全机振动环境。方法针对某型飞机发动机安装布局,设计一组斜置式橡胶隔振器,研究其隔振效果。建立由发动机假件、隔振装置及发动机安装架组成的隔振系统力学模型,利用有限元方法对隔振系统动态特性进行仿真,计算出其固有频率和隔振效率。结果从响应力曲线可以看出,在40 Hz以上橡胶隔振系统起到了非常好的隔振效果。结论所设计的隔振装置满足系统技术要求,斜置橡胶隔振系统起到了非常好的隔振效果,为此类飞机发动机隔振安装系统的研制提供理论依据。     

金属丝网隔振器的研制与试验研究

研制了一套适用于某航空机载设备的金属丝网隔振器,包括三个不同型号。通过测试机载设备三个方向的载荷和激励频率,确定了减振器的固有频率和刚度,设计了与机载设备重心参考坐标面非对称的减振器布置形式。减振器的隔振效率为81%。进行了动态特性和耐久性验证试验,结果表明,该套金属丝网隔振器能有效抑制共振峰,具有较好的缓冲和宽频带隔振效果,可以作为航空机载悬置系统的隔振元件。     

液-弹隔振器设计与试验分析

目的开展液-弹隔振器的设计及试验验证。方法基于反共振原理建立的液-弹隔振器动力学分析模型,推导了其动力学方程。结果建立了液弹隔振器隔振频率与相关参数的关系,依据相关参数完成了液-弹隔振器的设计,并进行了液-弹隔振器动力学性能相关试验,利用动刚度测试法和传递率测试法验证了液-弹隔振器性能,试验验证了液-弹隔振器高静态刚度和隔振频率点下的低动态刚度特点。结论实现了液-弹隔振器的设计,同时液弹隔振器在隔振频率点下达到60%的减振效果。     

浅谈管道隔振

在建筑工程中管道系统作为介质输送的必备条件,虽然管道自身不会产生振动,但是管道在与相关振动设备连接时则变成了传递振动的"振桥",在隔振设计时经常被忽视。本文主要讲述了冷冻机房内水管路吊挂,落地安装及通风系统中风管吊装时的几种减振降噪做法,还包括了经常被大家忽视的管道穿墙隔振的做法,分别通过添加弹簧减振器、弹簧吊架、橡胶减振垫、橡胶挠性接管、金属软管、波纹管补偿器等减振器材,使得振源通过管道产生振动的传导大大降低,并且记述了一些减振设备在安装时应注意的事项。     

压剪混合型硅橡胶减振器动态高温工作特性

目的 归纳出高温范围内减振系统动态性能随温度变化的关系.方法 通过在特定温度条件下使用正弦扫频以及半正弦冲击试验,测试一系列压剪型橡胶减振器振动以及冲击性能,使用最小二乘法拟合得到此类减振器多个振动冲击性能与温度关系的经验公式.结果 在低于橡胶材料热分解温度的前提下,短期内压剪型橡胶减振器的动态工作特征与工作温度有关,与温度历程无关,均可表示为温度的三参数函数.结论 随着温度的升高,一阶谐振频率(ωT)以及冲击响应幅值的绝对值(GT)遵循一阶指数衰减函数关系,放大倍数(DT)与温度则遵循S型函数关系.     

某涡桨发动机隔振安装系统弹性参数优化研究

目的降低某型涡桨发动机安装系统中存在的振动耦合。方法在ADAMS中建立该涡桨发动机安装系统的动力学模型,以发动机安装系统模态频率及侧向、垂向模态对应的振动解耦率为优化条件,通过ADAMS/insight模块对该动力学模型进行刚度优化。结果通过优化,发动机安装系统侧向模态频率为8.03 Hz,垂向模态频率为28.23Hz,满足隔振要求。侧向、偏航、俯仰模态实现了振动解耦,解耦率均在97%以上。由于主隔振器结构特点,垂向、航向、滚转模态仍存在振动耦合,可考虑改变主隔振器结构以降低该振动耦合。结论所述方法可提高涡桨发动机安装系统的振动解耦率,降低安装系统的刚度设计难度,进而提高涡桨发动机安装系统的隔振效率。     

复合隔振器隔振装置的性能研究

目的为提升隔振装置的隔振性能,研发具有优良隔振性能的隔振装置。方法在20~1600 Hz频段内,利用有限元分析软件对某新型复合隔振器隔振装置进行谐响应分析,并进行整体隔振试验,得出隔振装置在外激励下频域上的振动响应。结果对比分析有限元仿真结果与隔振试验数据,在20~80 Hz内,振级落差大于15 dB,在200~1600 Hz上,振级落差也在24 dB以上,在200~1000 Hz上加速度振级落差仿真和实验的RMS值分别为36.6 dB和38.9 dB,结论该复合式隔振器隔振装置具有优良的隔振性能。     

车用柴油机湿式气缸套振动特性分析

目的通过对柴油机湿式气缸套振动特性的计算分析,研究气缸套失效的主要原因,以提高柴油机结构的可靠性。方法基于16V280ZJ型柴油机气缸套的结构参数,采用有限元法建立气缸套有限元分析模型,对其进行模态分析,包括自由模态以及约束模态,分析气缸套的固有振动特性。然后基于16V280ZJ型柴油机的性能参数,计算气体力与惯性力,从而计算得到气缸套承受的交变侧压力。通过时-频转化将交变侧压力谱转化为频域谱,以分析气缸套承受的激励特性。结果气缸套的模态振型主要为径向弯曲振动,说明径向刚度小于轴向刚度。气缸套承受的交变侧压力的频率低于气缸套的固有频率。结论柴油机湿式气缸套受活塞侧向激振力不会发生共振,缸套的径向刚度较小,导致激振力传递给冷却水后缸套会发生穴蚀。     

具有零频特性的隔振器设计与减振性能研究

目的 开展零刚度隔振器的结构设计与减振性能试验验证.方法 现有隔振器在超低频下很难具备良好的隔振特性和较宽的隔振频率.在准零刚度技术的基础上,通过仿真计算和试验分析相结合的方法对零刚度隔振器进行了深入研究.结果 首先,建立了零刚度隔振器的物理模型,对其进行了静力学计算,分析了系统的刚度特性,给出了系统的零刚度条件,从而完成了隔振器的结构设计.然后,通过Adams仿真软件对隔振器进行了动力学分析,得出了其在超低频振动环境下具有较好的隔振效果.最后,对零刚度隔振开展了静力压缩试验、正弦振动试验以及随机振动试验,通过试验验证了隔振器的零刚度特性和优良的隔振性能.结论 实现了零刚度隔振器的结构设计,且该隔振器在0.2～2000 Hz范围内都处于减振状态,传递率未出现大于1的情况.     

考虑机翼柔性影响的发动机安装系统隔振设计研究

目的研究综合考虑安装系统的隔振效率、振型解耦、机翼柔性等因素影响的涡桨发动机安装系统隔振设计方法。方法首先对二自由度系统的动力学特性进行理论推导,得出机翼柔性在安装系统隔振分析中的重要性。进一步将弹性中心理论应用于发动机安装系统设计中,获得双平面五点式安装系统主要设计变量的优选参数。为分析柔性机翼对该设计过程的影响,利用有限元和多体动力学方法建立安装系统的刚柔混合计算模型,并进行分析。结果机翼阻尼对高频共振响应影响较大,垂向刚度比大于2时,安装系统取得较好的减振效果。结论综合考虑机翼柔性及振动解耦等因素的发动机安装系统隔振设计方法可以为航空发动机安装系统的工程设计提供参考。     

Analysis of No. 50 Taper Joint Stiffness Under Axial and Radial Loading

This paper is concerned with the joint stiffness characteristics of the standard 7/24 taper interface. Experimental identification of joint stiffness parameters is performed on No. 50 tapers, using a special test setup, by implementing a frequency response function (FRF) based method for joint parameter identification, in conjunction with finite element modeling of the substructure. The effects of axial and radial loading as well as taper wear on the taper joint stiffness are examined. It is shown that taper joint stiffness nonuniformly increases with axial preloading and decreases with radial loading. Validation of the identified stiffness values is given by comparing the predicted natural frequencies of the taper assembly with experimentally measured values.     

单轴虚拟振动试验技术研究

目的 探索结合有限元和闭环随机振动控制方法搭建的随机振动虚拟试验系统是否可信,以及其限制条件,并明确下一步的工作方向。方法 搭建虚拟振动,并获得虚拟试验结果,并和实物试验结果进行比对。分别搭建随机振动控制仪模型和振动系统有限元模型,再组合成整个闭环随机振动虚拟试验系统。对振动台、夹具、产品进行有限元建模后,再根据模态试验结果对其修正。振动台、夹具、产品的有限元模型修改到位后,组合成振动系统有限元模型,振动系统有限元模型联合控制仪模型,构建闭环随机振动虚拟试验系统,并将虚拟试验结果和实物试验结果进行比对。结果 在400 Hz之前的低频段,虚拟试验结果和实物试验结果的一致性较好。结论 这种方法搭建的虚拟振动系统,在400 Hz前的低频段,可信度较好。     

高超声速导弹随机振动响应分析

目的 研究某高超声速导弹飞行过程中的振动状态,获得导弹在给定压力载荷下的振动响应特性。方法结合有限元分析、随机振动理论,利用三维软件构建导弹有限元模型,并在Ansys Workbench平台对其进行模态分析及谐响应分析。基于模态分析结果,对导弹进行随机振动响应试验,探究导弹在频域及力学上的振动响应特征。结果 计算得出导弹前六阶固有频率和振型,获得导弹上一检测点在给定振动激励载荷下的加速度响应曲线,并得到导弹整体结构的应力分布云图。结论 导弹模型强度符合要求,导弹在振动激励载荷下的加速度响应峰值均出现在380～400Hz,应力极值出现在导弹尾部区域,在此区域内,导弹更易产生结构性损伤。在飞行器地面环境模拟试验中,应着重考虑此频域及位置的振动条件。