船用柴油发电机组隔振系统建模及模型验证方法研究

基于计算多体动力学理论与建模方法,建立了某型船用柴油发电机组的多体动力学模型,在此基础上基于实际隔振器参数建立了隔振系统模型。为了验证模型的正确性,选取振动烈度参数进行试验验证研究。基于建立的模型对隔振系统动力学特性进行分析,结果表明隔振器选型的不足之处。整个建模及分析过程不失一般性,可为船用其它动力机械隔振系统设计及校核、隔振器选型等奠定基础。     

星上控制力矩陀螺群隔振平台的应用研究

控制力矩陀螺群(Control moment gyroscopes, CMGs)作为姿态控制执行机构被广泛应用,但是自身的高频振动特性直接影响星体的姿态精度和稳定度。为能有效地提高星体的姿态精度和稳定度,通过使用六自由度隔振平台处理CMGs产生的高频振动,并对隔振平台的应用进行多任务要求下的协调性研究。建立含有隔振系统和挠性帆板的整星动力学模型,通过对模型的合理简化,得出隔振平台的传递函数特性;分析其和姿态控制系统以及挠性部件相互之间的影响,并得到隔振平台参数设计的约束指标;根据约束指标对隔振平台重要参数进行理论上的设计,并通过数值仿真验证所设计参数的合理性;将所设计的隔振平台运用到整星中,对整星姿态精度和稳定度进行预测,以分析加入隔振平台后,对整星姿态控制精度和稳定度的影响。     

准零刚度扭转隔振器振动传递特性研究

针对一种应用连杆弹簧负刚度结构所设计的正负刚度并联扭转隔振器,通过分析其设计参数,得到了其在静平衡位置达到准零刚度的条件。针对所述系统,建立二自由度非线性动力学微分方程,应用谐波平衡法求解了准零刚度隔振器的振动响应。考虑激励幅值、系统阻尼和转动惯量等因素,从扭转振动力矩传递和扭转振动功率流传递两个角度分析了准零刚度隔振系统的非线性振动传递特性。结果表明,此隔振系统具有良好的低频隔振效果,且表现为振动传递的硬特性;从功率流角度的分析还表明,系统的瞬时传递功率流峰值与输入功率流和耗散功率流的变化趋势保持一致。在低于共振区域的低频区间内,隔振系统前后两端的转动惯量对系统振动具有较大影响。最后,对扭转隔振器的振动隔离特性进行了试验验证,试验结果表明,隔振器具有良好的低频振动隔离特性。     

动力机组双层隔振系统新型隔振器设计及研究

针对某动力总成双层隔振系统,建立了将试验台的机组及构架均视为柔体的双层隔振系统仿真模型,通过模态测试验证了模型的准确性,分析了隔振器三向刚度变化对系统隔振特性的影响;基于Mooney-Rivlin模型,分析了不同开槽角度及宽度对橡胶隔振器三向刚度的影响,完成了新型隔振器设计。通过振动测试实验验证了新型隔振器对系统隔振性能的提升效果。研究表明:隔振器水平刚度变化对系统隔振性能影响不大,水平刚度降低主要引起系统振动速度及传递力响应在低频段的移频,对高频段基本没有影响;降低隔振器垂向刚度虽会在一定程度上增大系统低频段(对应机组启停工况)的振动烈度,但能够有效地降低系统中、高频段(对应机组正常运行工况)的传递力。     

滑模控制在磁悬浮隔振器中的隔振特性研究

针对磁悬浮准零刚度隔振器刚度非线性强的特点，设计了滑模控制器控制磁悬浮隔振器的电磁力输出。首先基于简化的2自由度系统的仿真动力学模型在MATLAB/Simulink环境下验证了滑模控制算法对磁悬浮隔振器与常规型隔振器并联后在扫频激励工况下的有效性，对比分析了磁悬浮隔振器在一级以及二级隔振位置对于隔振系统的影响，并与传统的常规隔振系统进行了隔振效果对比。仿真结果表明：采用滑模控制算法控制磁悬浮隔振器同一级橡胶隔振器并联，增加了低频机组振动烈度，大幅度减小全频域范围构架的动反力和振动烈度，降低隔振系统传递率，对于工程实践有很好的借鉴效果。     

柔性基础非线性隔振系统动力学特性分析

建立了隔振对象-非线性隔振支承-柔性基础组成的耦合系统的一般性动力学模型,研究了应用振动功率流对非线性隔振系统进行效果分析的计算方法,给出了动力学方程初值问题表达式;并且基于Runge-Kutta法以某小型无人机的发动机隔振系统为算例,对几种非线性隔振器的隔振效果进行了数值仿真和分析。研究表明并联刚度隔振器和分段线性隔振器可有效减少隔振系统功率流的传递。     

微纳型空间相机被动式隔振系统设计

为了改善某型号微纳型空间相机在发射阶段的振动环境并避免相机发生破坏,针对微纳型空间相机的任务需求设计了一种被动式隔振系统。首先,对相机隔振系统进行了建模,研究了隔振系统的响应特性。然后,通过对隔振系统振动的耦合模型进行分析计算,实现了振动解耦并与传统分布形式进行了对比分析。根据相机结构参数和隔振系统模型,对被动式隔振器进行了计算与设计,基频为120 Hz且质量仅占相机的1.7%。最后,通过有限元分析方法对隔振系统进行了动力学仿真,并对相机本体和隔振系统分别进行了振动试验。试验结果表明,本研究被动式隔振系统对微纳型空间相机的正弦振动与随机振动响应隔振效率分别达到了55%和81%,隔振系统的有效性和合理性得到了验证。     

双级隔振器的隔振应用研究

为了研究双级Ruzicka隔振器参数变化对隔振效果的影响,通过建立其振动模型并进行隔振率分析,采用数值计算比较确定了几种情况下隔振率、频率比与系统参数的关系,系统的参数对力传递率曲线的性态的影响等具有工程实用价值的结果,为隔振器的设计提供理论参考。     

基于无量纲分析的磁流变隔振器阻尼参数优化

针对被动隔振器件不能自适应调整自身参数以及大型工程隔振项目实物研究成本高且难以实现的缺点,提出了采用无量纲的磁流变隔振器阻尼参数优化的方法。从无量纲的角度对隔振系统进行优化建模。在降低力传递率的同时,兼顾振动位移和加速度,根据隔振系统的动态响应特性对多目标问题进行全局寻优,求得磁流变隔振器的最佳阻尼及其驱动电流。对多频多振幅激励作用下的磁流变隔振器进行阻尼优化仿真,结果表明,优化后的振动加速度有效值减少31.41%,传递到地基上的力有效值减少58.75%。根据无量纲相似理论搭建小尺度台架进行试验,试验表明阻尼参数优化后的振动加速度和传递到地基上的力均得到明显降低。通过仿真和台架试验的相互验证表明了无量纲化参数优化方法的有效性和可行性。     

某涡桨发动机隔振安装系统动力学设计优化

针对涡桨发动机单安装面隔振安装系统的隔振设计问题,提出了一种安装系统隔振器刚度参数优化方法来实现发动机安装系统的振动解耦以及隔振效率的提升。以某涡桨发动机安装系统为例,利用该方法建立六自由度安装系统动力学模型,并将NSGA-Ⅱ遗传算法与安装系统动力学分析相结合,在考虑到隔振器侧向刚度和垂向刚度对设计寿命影响的同时,实现安装系统隔振效率和振动解耦的多目标优化。优化结果表明,该安装系统获得了较高的隔振效率和振动解耦率,综合隔振性能良好。     

卫星遥感器微振动隔离用液体阻尼隔振器

针对卫星平台的微振动,提出了具有良好高频衰减及共振峰控制性能的松驰型液体阻尼隔振器。建立了松弛型液体阻尼隔振模型,从传递率的角度分析了提出的松驰型液体阻尼隔振器与传统隔振模型的区别。使用波纹管提供刚度及密封,基于小孔阻尼结构形式,设计了松弛型液体阻尼隔振器并求解了系统的阻尼因子。对所设计的隔振器进行了传递率测试,结果表明,松弛型液体阻尼隔振器在共振频率处能够提供大阻尼,将共振放大倍数控制在2倍以内;在高频隔振区能提供小阻尼,100Hz衰减率超过95%,隔振性能优于传统隔振器。得到的结果和理论预测吻合较好。该项研究对松弛型液体阻尼隔振器的设计以及其在遥感器微振动隔离的应用上具有很强的指导作用。     

橡胶钢丝绳复合隔振器的试验

使用电动振动试验台对新型橡胶钢丝绳复合隔振器的隔振性能进行了试验研究.分析不同隔振质量、激励幅值和橡胶材料对复合隔振器传递率的影响,比较了复合隔振器和钢丝绳隔振器在共振频率时的动态特性曲线.研究表明,随着隔振质量、激励幅值和橡胶阻尼的增加,复合隔振器隔振区的频带变宽,且传递率下降明显.通过与钢丝绳隔振器的动态特性曲线比...     

考虑载荷变化的准零刚度隔振器动态特性

为了研究载荷变化对准零刚度隔振器动态特性及隔振性能的影响,首先,分析具有分段非线性特性的准零刚度隔振器静力学特性;其次,引入光滑函数,应用增量谐波平衡法得到准零刚度隔振器的周期解,分析载荷与激励幅值对隔振器动态特性的影响;最后,定义准零刚度隔振器的力传递率,分析载荷与激励幅值对其隔振性能的影响。研究结果表明:当激励幅值较大时,载荷变化会导致响应的常数项在共振区附近出现交叉折叠的现象;载荷与激励幅值的变化会改变隔振系统的共振频率、传递率峰值以及有效隔振频带,但该准零刚度隔振器的隔振性能仍优于线性隔振器。     

基于压电摩擦阻尼的四参数隔振系统等效建模与频变阻尼特性分析

在轨卫星搭载的高精度有效载荷对环境微振动异常敏感,从而对隔振系统的振动衰减性能提出了更高的要求。传统两参数被动隔振系统提高隔振性能时,常采用添加定常阻尼进行能量耗散的方式,但存在低频共振峰抑制与高频快速衰减不能兼顾的固有矛盾问题。为了解决这一问题,一种能够实现阻尼特性基于频率变化的四参数隔振系统被提出,采用归一化方法建立其系统传递率与等效阻尼理论模型,并与两参数和三参数隔振系统进行对比分析。基于四参数系统的频变阻尼等效理论,设计一种基于压电陶瓷致动器产生摩擦阻尼的具象化四参数隔振系统,考虑非线性摩擦阻尼的融合问题,并分析中间等效质量参数对阻尼频变特性的影响规律,最后对其频变阻尼特性和隔振性能进行了仿真与实验验证。结果表明：时域上,四参数隔振系统对随机信号的隔振率达到91.1%;频域上,相较常值小阻尼系统,四参数隔振系统在低频共振处的峰值性能提升5.46dB,且高频段保持相近的快速衰减,表现出低频大阻尼、高频小阻尼的频变阻尼特性。仿真与实验结果均表明,系统能够解决被动隔振系统中存在的高低频隔振性能之间的矛盾问题。     

Active low-frequency vertical vibration isolation system for precision measurements

Low-frequency vertical vibration isolation systems play important roles in precision measurements to reduce seismic and environmental vibration noise. Several types of active vibration isolation systems have been developed. However, few researches focus on how to optimize the test mass install position in order to improve the vibration transmissibility. An active low-frequency vertical vibration isolation system based on an earlier instrument, the Super Spring, is designed and implemented. The system, which is simple and compact, consists of two stages: a parallelogram-shaped linkage to ensure vertical motion, and a simple spring-mass system. The theoretical analysis of the vibration isolation system is presented, including terms erroneously ignored before. By carefully choosing the mechanical parameters according to the above analysis and using feedback control, the resonance frequency of the system is reduced from 2.3 to 0.03 Hz, a reduction by a factor of more than 75. The vibration isolation system is installed as an inertial reference in an absolute gravimeter, where it improved the scatter of the absolute gravity values by a factor of 5. The experimental results verifies the improved performance of the isolation system, making it particularly suitable for precision experiments. The improved vertical vibration isolation system can be used as a prototype for designing high-performance active vertical isolation systems. An improved theoretical model of this active vibration isolation system with beam-pivot configuration is proposed, providing fundamental guidelines for vibration isolator design and assembling.     

基于有限元法的某机载雷达频综器减振设计

基于有限元分析方法,对某机载雷达频综器进行减振设计。通过模态分析、随机振动分析分别得到频综器的固有频率、整体应力水平和载机环境下振动敏感位置的振动响应。基于分析结果和减振理论,确定减振系统需要的系统固有频率和振动传递率,并据此进行隔振器的选型。通过试验对所选隔振器的减振性能进行了评估,验证了减振设计的可行性。     

星载相机隔振器的结构优化和隔振性能分析

基于黏弹性材料在剪切力作用下产生较大阻尼损耗的原理,初步设计了一种星载相机隔振器。采用正交试验设计结合有限元分析的方法,详细探究了隔振器的结构参数对其固有频率和模态损耗因子的影响,据此对隔振器的结构进行优化。建立了相机隔振系统的有限元模型,并对其进行了力学强度校核和隔振性能分析,结果表明,使用该隔振器的相机隔振系统能满足卫星发射阶段的力学环境要求,并具有较好的隔振效果。