悬架迟滞非线性特性对汽车平顺性的影响

首先建立了悬架系统的数学模型.由于悬架系统中具有众多的橡胶减振元件,其应力-应变循环具有变刚度变阻尼的非光滑、强非线性特性,恢复力表现出与变形历史有关的迟滞性.为了建立其数学模型,论文将恢复力分解成非迟滞非线性弹性恢复力和纯迟滞非线性阻尼力两部分,并用多项式和类椭圆函数分别进行模拟,用所建模型重构恢复力一位移迟滞回线,与试验结果吻合较好.然后利用系统动力学和随机振动理论,将汽车简化为四自由度模型,建立考虑悬架迟滞非线性特性的整车系统在路面随机激励下的非线性动力学方程.最后用Monto Carlo法模拟路面随机激励谱,在时域内对整车非线性系统振动特性进行仿真,并与传统的考虑线性悬架系统的整车动力学特性进行对比,以研究悬架迟滞非线性特性对汽车平顺性的影响.     

非线性隔振器阻尼特性研究

对一类迟滞非线性隔振器进行研究,提出了动力模型的建模方法,用此方法建立了钢丝绳隔振器的动态模型,由所建模型重构恢复力－位移回线并与试验回线比较,结果表明：理论回线与试验回线吻合好,用此模型研究这类隔振器的非线性阻尼特性,研究表明：这类隔振器的阻尼随振幅和频率变化,阻尼成分丰富,既有粘性阻尼,又有干摩擦阻尼和“高阶”阻尼。该模型能很好地描述这类非线性隔振器的阻尼特性,这为设计多个宽频工作区来兼顾缓冲、隔振奠定了动力学基础。文中提出的建模方法适用于有非线性特性的隔振、减振器材的建模和刚度及阻尼特性的研究。     

橡胶隔振器非线性动态特性建模及实验研究

针对某精密仪器的橡胶隔振器（以下简称隔振器）进行了动态特性研究。通过对橡胶超弹性材料进行有限元建模分析,得到隔振器的硬非线性刚度特性,并以此特性为基础提出了隔振器非线性动力学模型的建立及求解方法,仿真计算了隔振器动态响应并对所设计的隔振器进行了实验研究。实验结果不仅说明所设计的隔振器具有良好的隔振缓冲能力,而且验证了隔振器非线性动力学模型的正确性及有效性,为进一步研究隔振器及承载设备的工作状况提供了基础。     

钢丝绳隔振器非线性特性分析

为了减少车辆振动对驾驶员的不良影响,采用钢丝绳隔振器来作为驾驶座的悬挂装置。围绕车身—隔振驾驶座—驾驶员系统,针对钢丝绳隔振器的非线性静动特性开展研究。通过对钢丝绳隔振器的加载试验,可以了解隔振器的恢复力与变形的关系,同时获取恢复力迟滞迴线的数据。为此专门建立了一套钢丝绳隔振器特性测试方法,并将多项式拟合分析运用到非线性参数识别中,这样就可以系统准确的分析钢丝绳隔振器的各种特性。根据实测数据,并考虑钢丝绳隔振器的实际使用条件,按照质量-弹簧-阻尼(阻力)力学模型辨识出隔振系统的相关参数,再根据振动理论建立相应的系统运动微分方程,采用线性加速度法,分析了钢丝绳隔振器体系在不同频率下所具有的非线性动态特性,理论分析曲线和实测数据非常吻合,试验和分析表明:这样的测试分析方法,在钢丝绳隔振器的静力特性描述方面是准确可靠的,在动态特性的模拟分析方面也是正确可信的。作为一项实用技术,已经使用在车辆隔振驾驶座产品中。     

船用柴油发电机组非线性隔振系统动态特性分析

以计算多体动力学理论为指导,以船舶柴油发电机组的抗冲击研究为背景,建立了柴油发电机组的多体动力学以及线性隔振系统模型,并通过实验验证模型的正确性;在此基础上构建机组的非线性隔振系统,并对机组额定工况以及冲击条件下隔振系统的动态特性进行分析,结果表明非线性隔振系统较线性隔振系统有良好的隔振效果。文中的建模与求解方法较数学建模与求解简单易行,对隔振器选型与安装、非线性隔振器的参数化设计与优化、其它船用机械的抗冲击研究奠定了一定的工程应用基础。     

隔振器广义弹塑性力学模型建模与应用研究

钢丝绳隔振器是一种最常用的干摩擦隔振器。它具有强非线性,性能重复性很差,通常解析法很难为之建模。应用广义弹塑性模型对具有干摩擦特性的钢丝绳隔振器进行了力学建模。模型物理概念清晰,建模过程简单,可以很好地解释和描述钢丝绳隔振器的静刚度渐软特性和动刚度的振幅依赖性。以HGGS-1200钢丝绳隔振器为例,说明了建模过程及试验验证。证明这一模型同时符合静态、振动和冲击试验结果,能够较准确地描述钢丝绳隔振器的力学特性。该方法可从易于得到的静态试验结果直接获取钢丝绳隔振器振动和冲击特性,具有较高的工程应用价值。     

双稳态余弦梁非线性隔振器的动力学与隔振特性研究

为了隔离航空器上的低频振动,提出一种具有准零刚度特性的非线性隔振器,由线性正刚度弹簧并联双稳态余弦梁负刚度元件而成。首先,通过对余弦梁非线性隔振器的静力学分析,给出了隔振器在准零刚度平衡点时的结构参数需要满足的条件。其次,建立谐波力作用下的系统动力学模型,通过未扰系统的分析,得到其存在平衡点分岔行为和满足稳定准零刚度的条件。最后,通过数值方法和有限元软件动力学仿真分析扰动系统的隔振性能,得到余弦梁非线性隔振器的起始隔振频率。进一步与线性隔振系统相比可知,引入余弦梁的非线性隔振系统有效降低了起始隔振频率。因此,余弦梁非线性隔振器具有优异的低频隔振性能,这为低频非线性隔振器设计提供了理论基础。     

金属橡胶广义恢复力模型辨识

金属橡胶是一种具有非线性恢复力的材料.在对其进行基于位移加载的动态试验中,其恢复力-位移曲线为一迟滞环.本文用理论和试验相结合的手段研究金属橡胶弹性元件的动力学建模,提出了一种新的模型,即广义恢复力模型.将迟滞回线分解为广义弹性力和广义阻尼力,模型中的参数由实验数据辨识.用所建模型重构恢复力-位移迟滞回线,结果表明该模型能很好描述这类非线性振动系统的特性.     

一种悬臂梁组合几何非线性结构准零刚度隔振器研究

为拓宽被动隔振器的隔振频率范围,实现低频甚至超低频隔振,研究了一种由负刚度机构与线性弹簧并联构成的准零刚度隔振器,其中负刚度机构由悬臂梁组合几何非线性结构构成。建立隔振器的静、动力学模型,得出了隔振器的恢复力-位移、刚度-位移曲线;分析隔振器在力激励下的幅频响应特性和稳定性,得出了阻尼及激励幅值对其隔振性能的影响规律。设计搭建机械式振动实验装置,对隔振器进行试验研究。理论分析及实验结果表明,在相同静态承载力下,所设计隔振器较对应线性隔振器,隔振频带更宽、隔振性能更优。本研究为准零刚度隔振器的设计提供了新的思路。     

金属橡胶非线性隔振器试验研究与参数分析

研究了变激励条件下金属橡胶非线性隔振器的参数变化。以某型隔振器为研究对象,对其进行了静态试验及不同正弦激励条件下动态试验。借助双折线泛函本构关系的本构模型,利用粒子群优化算法对不同激励条件下的隔振器模型参数进行了识别,通过识别参数的对比得到了隔振器各参数在不同激励情况下的变化趋势。结果显示对金属橡胶非线性隔振系统进行动力学分析时,必须首先对实际工况下隔振器进行动态试验。再通过参数识别获取隔振器准确的数学模型,才能对金属橡胶隔振系统进行准确的动力学分析。为金属橡胶隔振系统的动力学分析提供了一般方法。     

含三次非线性位移的粘性阻尼干摩擦隔振系统振动特性的实验研究

在分析库仑摩擦阻尼双线性滞迟模型的基础上，通过试验建模和参数辨识，得到了无记忆恢复力亦为非线性力的动力学模型。金属橡胶粘性阻尼隔振系统对正弦基础激振的响应计算表明：在相对位移振幅ym较大的情况下，必须考虑无记忆恢复力中位移三次非线性的影响；而在ym较小时，位移三次非线性的影响可以忽略不计。金属橡胶粘性阻尼隔振系统的振动试验表明：粘性阻尼隔振系统的一阶共振频率随激励的逐渐增强而逐渐减小并趋于稳定；其一阶共振放大比随激励的增强先减小后增大，但变化的幅度不大，在激励较小时表现出明显的“软化”非线性动态特性，在较大激励时仍具有较好的隔振缓冲性能，验证了试验建模的结果。研究结果表明，金属橡胶精细结构材料具有很强的阻尼耗能作用，对恶劣环境下各种仪器设备的振动保护非常有利。     

基于遗传算法的非线性迟滞系统参数识别

研究了非线性迟滞系统的参数识别问题。在识别过程中,将非线性迟滞系统的记忆复力用双折线模型来描述,并由此模型写出非线性迟滞系统的参数识别方程。利用相干函数,把关于模型参数非线性的参数识别方程转化线性参数识别前提下的非线性函数优化问题。     

一种新型双腔隔振器动力学特性仿真与试验研究

双腔液固混合介质(SALi M)隔振器是一种适用于低频重载隔振的新型隔振器,它由主腔室、附加腔室、连通管道以及油液和波纹管弹性单元体组成的液固混合介质构成。根据连通管道中流体运动的动量方程建立隔振器非线性动力学模型,将非线性流体阻尼线性化,得出系统的等效刚度和阻尼表达式。理论分析和仿真结果表明,系统的等效刚度和阻尼具有复杂变化特性。连通管道内部油液流动受到流体阻尼力、管道内部液柱惯性力的综合影响,系统等效刚度可能会出现渐软、渐硬、振荡等复杂特性。运用MTS试验机测试隔振器在简谐位移激励下的刚度和阻尼特性,并搭建隔振试验系统。试验结果较好地验证了理论分析和仿真计算所得结论,为下一步的工程设计奠定了基础。     

金属橡胶/橡胶复合叠层耗能器试验建模与参数辨识

通过试验与理论相结合的方法,对金属橡胶/橡胶复合叠层耗能器进行动态特性研究,建立了耗能器的非线性弹性复合阻尼模型,该模型将恢复力分解为非线性弹性力和非线性阻尼力两部分,并辨识出了模型中的参数。对比理论与试验结果表明:所建模型能够很好地描述耗能器的非线性迟滞特性,为耗能器动力设计及动力优化奠定了良好基础。     

Duffing型隔振的力传递率及跳跃现象的理论分析

摘 要：针对隔振器中普遍存在的非线性特性,以立方非线性恢复力作用的单自由度隔振系统为例,用谐波平衡法求解非线性隔振系统固有频率附近的主共振响应,根据Routh-Hurwitz稳定性判定定理,从理论上说明主共振响应的幅频特性曲线族上垂直切线点的轨迹曲线所包围的区域为不稳定区域。推导出了隔振系统跳跃频率和力传递率的计算公式。计算表明隔振系统力传递率出现跳跃、滞后、以及稳定和不稳定现象,且隔振传递力中的高频谐波分量的影响很小。隔振系统的阻尼、非线性恢复力系数和激励幅值对共振区域的力传递率有影响,对频率低于共振频率区域的力传递率没有影响,其中仅阻尼对频率高于共振频率区域的力传递率有影响。还给出了力传递率小于1的起始频率计算公式。     

基于分数阶微分的金属橡胶迟滞非线性动力学模型

金属橡胶元件的应力应变关系为非线性滞回曲线,现有的金属橡胶动力学模型大多采用多参数、分段函数进行描述,增加了系统的复杂性。通过分析金属橡胶的弹性恢复力和阻尼力的组成,利用分数阶微分能够描述各种材料及过程记忆性的特点,提出一种含有分数阶微分的金属橡胶黏弹性本构模型,在此模型基础上建立了金属橡胶非线性动力学系统模型;通过正弦位移加载实验获取了典型金属橡胶隔振系统在多种激励幅值、频率作用下的恢复力;采用遗传算法对实验数据进行曲线拟合,识别出模型中所有参数;通过分析推导出系统模型中各参数与振幅及频率的函数关系。结果表明,所提出的含分数阶微分项的金属橡胶非线性动力学系统模型,具有连续的数学表达式,能够较准确地反映金属橡胶非线性系统的完整动力学性能,而且与现有金属橡胶动力学系统模型相比,参数较少,结构简单,为金属橡胶动力学系统的研究提供了新的思路。     

橡胶钢丝绳隔振器冲击特性试验研究

冲击刚度及阻尼是隔振器的重要参数,对隔振系统设计起重要作用。采用落锤式冲击方法对橡胶钢丝绳隔振器的冲击刚度及阻尼进行测试。将负载质量的加速度时间曲线转化为隔振器的迟滞回线以求解其冲击刚度及等效阻尼,并用多项式对冲击刚度进行拟合。不同工况下的数据结果表明:橡胶钢丝绳隔振器的弹性恢复力与隔振器的变形在小变形情况下基本呈线性关系,且随着冲击位移的增大而呈三次函数关系;整个冲击过程的等效冲击刚度正比于冲击过程的初始冲量;但其阻尼系数随最大变形量先增大后减小。上述结论对橡胶钢丝绳隔振器的工程选型及应用具有指导作用。     

自复位变阻尼耗能支撑的力学原理与性能研究

为解决现有自复位支撑起滑力大的问题,提出了一种新型自复位变阻尼耗能支撑。支撑采用组合碟簧提供复位能力,通过构造设计实现磁流变液变阻尼耗能。对其变阻尼特性进行了分析,建立了描述其滞回特性的恢复力模型,提出了基于性能需求的支撑设计边界条件。对支撑整体和阻尼耗能装置磁场进行了模拟,结果表明,支撑具有饱满的类旗型滞回曲线,起滑力小、无残余变形、拉压对称,能够兼顾不同振动强度下的性能需求,有效控制结构振动响应。分析了支撑设计参数对滞回性能的影响,为提高复位与耗能能力,设计时组合碟簧预压力应略大于初始阻尼力,同时应增大组合碟簧刚度、提高最大阻尼力、减小变阻尼区间。与现有自复位支撑相比,起滑力大幅降低、起滑刚度比增加,在相同自复位装置设计下等效粘滞阻尼比与最大承载力也有较大提高。