离散型整星隔振系统的动力学参数设计

研究离散型整星隔振系统的动力学参数设计问题。通过建立整星隔振系统的动力学模型,得到从隔振器底端到卫星质心的振动传递率。用理论和仿真方法对此动力学模型进行有效验证,表明该动力学模型能较好地体现离散型整星隔振系统前两阶的振动传递规律。通过衰减不同的共振峰值的内在规律,讨论该隔振系统动力学参数对振动传递特性的影响,提出离散型整星隔振系统的动力学参数设计原则,为整星隔振器的结构参数设计提供理论指导。利用振动台对离散型整星隔振系统进行振动试验,表明该隔振器具有很好的隔振性能,验证了动力学参数设计的正确性。     

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。     

流体阻尼器粘性发热对整星隔振的影响

在航天器发射过程中,流体粘度随温度变化而改变,流体阻尼器具有不同的阻尼比和共振频率。结合流体阻尼器在整星隔振中的应用,建立发射阶段的热动力学模型。通过数值模拟比较不同粘温系数、不同阻尼器参数下的整星隔振秒特性,并对粘性发热的作用进行了试验研究。理论分析和试验表明,随着时间的推移,阻尼器温度升高,隔振系统的共振频率发生偏移,共振峰值发生变化。     

双层隔振系统解耦优化研究

针对某型出口内燃动车柴油发电机组动力包的双层隔振系统解耦优化问题,经分析认为,一级、二级隔振器的刚度是影响双层隔振系统解耦的主要因素。根据双层隔振系统解耦理论和解耦原则,确定一级、二级隔振器的刚度;按照公共构架、车体主要模态频率的变化范围确定一级、二级隔振器刚度的可能取值;利用Matlab编程,对可能刚度方案进行排序。以双层隔振系统12自由度综合解耦度最大、绕曲轴方向的α解耦度最大、机组的振动烈度最小和二级隔振器安装位置的动支反力最小为优化目标进行编程,来比较由解耦理论和原则确定的刚度和优化刚度的综合隔振效果。结果表明,根据隔振解耦理论和原则得出的隔振器刚度综合隔振性能较好,但不是最优的。优化的刚度方案可为实际工程提供参考。     

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。     

汽车双层隔振系统的简谐振动隔离及参数优化

对汽车双层隔振系统的简谐振动隔离进行了深入研究,建立了含Ruzicka隔振器的汽车双层隔振系统的垂向振动模型,推导出隔振系统的绝对传递率公式.分析隔振系统动力参数对传递率的影响,应用MATLAB软件对双层隔振系统进行参数优化,确定了系统的最优阻尼比.结果表明:含Ruzicka隔振器的双层隔振系统隔振效果优于简单双层隔振系统.     

磁悬浮精密隔振器结构设计及控制算法研究

针对半主动隔振器存在精度不高、频带较窄等问题,设计了一种由永磁铁和电磁铁组成的混合磁悬浮隔振器结构,建立了动力学数学模型。根据控制精度和要求,提出一种改进型的双闭环控制策略,即采用改进型遗传算法对外环的自抗扰控制器(ADRC)参数进行优化,采用模糊神经网络对内环的PID控制器参数进行实时整定。通过MATLAB仿真比较,结果表明,采用优化控制算法后,系统超调量将小于1%,隔振器各参数稳定时间缩短了1.5 s左右。可见,改进后的控制算法具有较快的收敛速度,从而使混合磁悬浮隔振器具有更好的隔振性能。     

隔振器组合系统稳态振动特性研究

隔振器作为一种典型的非线性隔振装置,具有良好的刚度和阻尼特性.通过合理组件隔振器系统,使隔振器隔振效果大幅度提升,解决了工程中设备受到振动冲击而极易引起损坏的问题.采用牛顿运动定律建立其振动微分方程,运用Routh-Huritz判据对其有效性进行判定,通过Solidworks构建三维模型后,采用Simulation-express建立隔振系统有限元模型,并对其稳态振动特性进行进一步研究.结果发现,在安装了隔振器组合系统后,相比传统隔振器,设备所受振动冲击明显变小,证明所提出隔振器组合系统能够有效保护设备.     

基于有限元的水泵双层隔振优化设计

采用有限元ANSYS优化设计手段,以传递到基础上力的最小极值为目标函数,对隔振器的刚度和阻尼进行优化设计,得到最优值,提高水泵隔振系统的隔振性能,达到水泵双层隔振系统优化设计的目的。该方法将隔振系统评价方法和有限元分析技术结合起来,对于其它机械设备隔振系统的优化具有借鉴意义。     

基于激励一响应的隔振系统刚度分布测试方法

为了提高超精密机电系统的运动精度,隔离环境振动对其运：叻性能的影响,超精密机电系统广泛应用了高性能的超精密隔振系统。隔振系统通常由若干个性能一致的隔振器组成,如果各个隔振器的性能不能完全一致,则会导致负载的多自由度运动耦合,影响隔振系统的隔振性能。针对该问题,以隔振器等边三角形排布的隔振系统为例,研究隔振系统刚度分布对其隔振性能的影响,通过建立隔振系统动力学模型,得到各种刚度分布情况下特定点的频响曲线,分析曲线随刚度分布变化的规律,提出一种基于激励一响应的隔振系统刚度分布的测试方法。     

卫星飞轮隔振与吸振联合减振系统设计

分析了抑制卫星飞轮振动的方法,提出了隔振为主、吸振为辅的联合减振方案。研究了会聚式隔振系统参数对其减振性能的影响;针对会聚式隔振系统存在的不足,提出了圆周分布式吸振方法和相应的吸振系统,分析表明会聚式隔振系统在4个方向的隔振效率达90%以上。根据会聚式隔振系统在X平动方向隔振效率较低的问题,建立了会聚式隔振和圆周分布式吸振的联合减振系统仿真模型。仿真结果表明,联合减振系统较单纯的隔振系统在X平动方向减振效率提高近50%,且不改变其他方向的减振性能。因此,联合减振设计方法合理可行,适用于卫星飞轮等主要振源的振动抑制,并为飞轮联合减振系统的工程化设计提供了理论支持。     

Seismic analysis and parametric study of SDOF lead-rubber bearing (LRB) isolation systems with recentering shape memory alloy (SMA) bending bars

Base isolation has been considered one of aseismic design methodologies based on belief that it is feasible to separate the superstructure from the supporting ground, thereby preserving structural members and their internal contents from damage caused by earthquake motions. Although remarkable progress was achieved in this isolation technique towards the end of the century, a number of catastrophic building failures are still found where earthquake with severe ground motion attacked. In particular, high-rise buildings that have been currently constructed in urban area are very vulnerable when exposed to such impulsive events, and thus large relative displacement occurs at the isolator interface. The obstacles in or in the vicinity of the isolator interface destroy seismic performance. In this study, the innovative isolation systems incorporated with superelastic Shape memory alloy (SMA) bars functioning as seismic restrainers are suggested in order to more effectively maintain structural integrity. The superelastic SMA bending bars supply recentering force to the base isolator that accordingly makes a significant contribution to reducing permanent deformation over entire structure. The base Lead-rubber bearing (LRB) isolators with superelastic SMA bars are considered as inelastic behavior reproduced by component spring elements. The response of the proposed base isolators are compared with those of the conventional LRB isolators. Through the observation of the analysis results, it can be concluded that recentering LRB isolators create the improvement of seismic performance in terms of strength, energy dissipation and recentering effect.     

Parameter identification of analytical and experimental rubber isolators represented by Maxwell models

A parameter identification method based on constraint optimization is developed for a single mass elastomeric isolation system where the isolator is represented by a Maxwell model with two or more Maxwell elements. The method utilizes measured static stiffness and frequency response of the isolator in a single mass configuration with constraints on the natural frequency and damping ratio. It is revealed through analytical examples that Maxwell models consisting of only one or two Maxwell elements can accurately replicate the dynamic behavior of Maxwell systems having two or more Maxwell elements. To experimentally evaluate the method, three different rubber isolators are considered. For all three rubber isolators, it is shown that Voigt models are incapable of accurately representing the measured static stiffness and frequency response. Although identified Maxwell models having only one Maxwell element can match the measured natural frequency, damping ratio and static stiffness, they cannot match the measured frequency response curves well. However, identified Maxwell models with two Maxwell elements can accurately represent the measured static and dynamic characteristics of the real elastomeric isolation systems.     

卫星随机试验的振动响应分析

介绍基础激励下结构随机振动响应的分析方法，并对某配重卫星轴向和横向的窄带随机激励进行有限元计算。通过对此卫星结构加速度响应的均方根值、累积均方值和功率谱密度等统计量的分析，研究随机振动试验中卫星结构的随机响应，以此考察卫星承受此种动力学环境的能力，为卫星上仪器设备的减振方案设计和提高卫星发射的可靠性提供参考。     

减震器的布置对耦合振动的影响

本文根据电子设备隔振中常见的耦合振动问题。分析了减振器的布置方式对耦合振动的影响。并结合工程实例提出了调整减振器支撑间距来减弱耦合振动的方法。     

分布参数双层隔振系统建模及其振动传递特性

从振动能量传递观点及工程实际隔振设计的角度出发,建立了中间连续筏体和中间分散质量两类双层隔振系统的解析模型。考虑连续筏体、隔振器及安装基础的分布参数特性,基于导纳矩阵理论对两类双层隔振系统的动态特性传递方程进行了理论推导。以功率流为价值函数揭示了系统振动传递机理并阐述了实际双层隔振设计需遵循的一般规律。实例研究表明：力矩激励在隔振系统能量传输中扮演着重要角色,应尽量减少力矩扰动带来的能量注入;在能耗效率及安装空间允许条件下,适当放大中间质量可获得更佳的隔振效果;中间筏体的柔性、隔振器的分布参数特性以及安装基础的非刚性因素使得中高频隔振性能恶化,采用中间分散质量方案可有效避免筏体柔性模态影响,并能显著降低隔振器驻波同柔性筏体模态间的耦合交互引起的能量峰值。