屈曲板型准零刚度隔振器的设计和特性分析

设计一款屈曲板型准零刚度隔振器,该隔振器由竖直的橡胶垫和屈曲的弹簧钢板组合而成.为便于分析该隔振器的刚度特性,基于Abaqus软件分析和Matlab拟合给出力与位移的近似表达式.通过理论分析,给出该系统出现准零刚度时,竖直橡胶垫需满足的刚度条件.依据谐波平衡法研究了阻尼对系统动力学特性的影响,得到了系统的力传递率,并对其隔振性能进行了评估.结果表明,屈曲板型准零刚度隔振器能够显著提高低频段的隔振效率;在适当的阻尼情况下,该准零刚度隔振系统没有共振问题.     

一种几何非线性低刚度高阻尼隔振器动态特性研究

为了实现隔振器低动态刚度和高阻尼的设计目标,利用两层变杆长X型机构,提出一种新型隔振器.首先,采用谐波平衡法获得所建隔振系统动力学模型的稳态解析解,并分别给出隔振系统的幅频响应、相频响应、等效刚度、等效阻尼和力传递率.然后,根据力传递率,将新型隔振器与常规线性隔振器和准零刚度隔振器进行对比分析.同时,采用有限元方法对获得的解析解进行了有效性验证.最后,分析并给出系统参数对新型隔振器隔振性能的影响规律.结果表明：与常规线性隔振器相比,新型隔振器具备更小的动态刚度和更高的阻尼输出;与准零刚度隔振器相比,本新型隔振器除了能保证低刚度和高阻尼输出之外,还具有较好的稳定性与静承载能力;隔振系统设计参数对隔振性能均有较大影响,可通过灵活调整隔振系统各设计参数满足不同的隔振需求.     

单层准零刚度浮筏隔振特性分析及混沌化

将准零刚度隔振器应用于船舶机械隔振浮筏,构造单层准零刚度隔振浮筏,建立了系统的6自由度动力学方程,利用数值方法对系统响应进行了分析,并评估了系统的隔振性能。结果表明,当激励幅值较大时,因系统刚度具有非线性,导致力传递率曲线出现跳跃现象,准零刚度隔振浮筏系统的起始频率远低于线性浮筏系统,且隔振效率远高于线性系统。进一步,利用最优时延反馈控制方法对浮筏系统实施了混沌化,对于不同激励频率均可实现混沌化,且激励频率越高越易混沌化。     

一种含n层X形结构隔振器动力学特性研究

针对含1层X形结构的三参数隔振器谐振频率会向高频移动的问题,提出一种新型含n层X形结构隔振器.采用谐波平衡法建立新型隔振系统动态响应的解析模型,并将解析解与时域数值解和多体动力学软件Adams得到的仿真数据进行对比,验证了所建含n层X形结构隔振器模型的正确性.基于建立的模型,通过计算对比了新型隔振器与传统两参数隔振器、三参数隔振器、含1层X形结构隔振器的力传递率曲线,得出含n层X形结构隔振器可以进一步降低谐振处的峰值,且谐振频率比向低频发生移动.经过研究得出影响含n层X形结构隔振器性能的主要参数为阻尼比、初始夹角、刚度比,与激励力幅值以及杆长无关;进一步分析了阻尼比、初始夹角、刚度比对隔振系统传递特性的影响,得出通过选择合适的设计参数,可以使含n层X形结构隔振器在谐振频率的峰值进一步减小,且在高频处的隔振性能保持不变.     

气动可调式准零刚度隔振器设计及特性分析

针对承载质量的变化会影响隔振器性能的问题，设计了具有准零刚度特性的可调式非线性气动隔振器.该准零刚度隔振器由一个竖直的双气室可调式气动弹簧和4个对称初始水平放置的单气室可调式气动弹簧组合而成.分析了气动可调式准零刚度隔振系统的设计参数之间应满足的关系.当承载质量改变时，通过调节气压来保持静平衡位置处的准零刚度特性.利用谐波平衡法对系统进行振动分析，得到了系统的力传递率，并对其隔振性能进行了评估.结果表明，系统具有良好的低频隔振性能，优于相应的线性系统.     

含中间质量改进三参数隔振器动力学特性研究

通过在含X形机构非线性三参数隔振器中引入中间质量,提出一种改进三参数隔 振器并建立其理论模型 . 采用谐波平衡法得到隔振系统的稳态解析解,利用四阶龙格库塔法 和多体动力学软件 ADAMS验证其正确性 . 将力传递率作为评价隔振系统动态性能的技术指 标,与传统三参数隔振器以及含X形机构非线性三参数隔振器进行对比,结合工程实际,分别 给出3种类型隔振器在多频稳态激励下的时域位移响应,并进行对比研究. 分析了该隔振系统 的功率流特性以及能量特征,选择隔振系统部分关键设计参数进行影响因素分析 . 从动力吸 振器的角度,讨论了所提模型中非线性连接方式对其减隔振效果的影响. 计算结果表明,合理 选择中间质量可以在原隔振系统谐振频率附近形成一个反共振低谷,且系统固有频率向低频 移动,使隔振系统有效隔振频带变宽;相比于传统三参数隔振器和含X形机构非线性隔振器, 隔振系统在低频和高频的隔振性能均得到有效提升;通过力传递率评估设计参数,结果表明 各参数均存在最优值;将线性动力吸振器与接地X形机构连接,可进一步改善其减隔振效果.     

一种含放大机构隔振器的动力学特性研究

利用四端铰接杆,提出一种含放大机构的新型隔振器.采用谐波平衡法获得隔振系统动态响应的解析表达式,并分别给出隔振系统的幅频响应、相频响应、绝对位移传递率、等效刚度系数和等效阻尼系数.理论计算结果与常规线性隔振器进行对比,并开展了验证试验.分析并给出系统参数对含放大机构隔振系统动态性能的影响规律.结果表明:与常规线性隔振器相比,在时域范围多频激励条件下含放大机构隔振系统惯性质量的绝对位移传递率幅值得到明显衰减;同样,在频域范围惯性质量的绝对位移传递率幅值也得到显著衰减,且谐振频率略微向高频移动;隔振系统设计参数对隔振性能均有较大影响,通过灵活调整隔振系统各设计参数可以实现不同的隔振目标.      

一种嵌套式X型结构的高阻尼隔振器性能研究

在不减小刚度的情况下,为了实现隔振器高阻尼输出的隔振目标,首次提出一种基于嵌套式X型结构的高阻尼隔振器.在建立隔振系统动力学模型基础上,首先,给出了隔振系统的等效阻尼,并研究其非线性变化特性.然后,采用谐波平衡法给出了隔振系统的力传递率.以力传递率为基准,对隔振器系统的减隔振性能以及设计参数的灵敏度进行了分析.最后,通过实验验证了理论模型的有效性和解析结果的准确性.结果表明,与常规线性隔振器相比,采用相同设计参数的嵌套式X型结构高阻尼隔振器可大幅度提高系统输出阻尼,并且其隔振特性可通过各个设计参数灵活调整.相关研究成果可为高阻尼隔振器的设计与应用提供理论依据.     

循环泵隔振对回路系统冲击响应的影响

为了深入研究船用设备循环泵的隔振和抗冲击性能,利用有限元方法建立了含循环泵隔振器的回路系统的动力学模型。分别计算了有无隔振情况下循环泵的模态,分析了隔振器参数对隔振性能的影响。发现隔振器刚度越小,隔振效果越好,增加隔振器阻尼能在共振区减小共振峰。循环泵隔振对循环泵和回路系统冲击响应的影响研究表明,循环泵隔振系统具有良好的抗冲击性能,隔振器降低了回路系统的响应加速度。在现有的管道布置下,加入隔振器以后,在垂直冲击载荷作用下回路系统的应力响应增大,但仍能满足美国机械工程师学会(ASME)规范的要求。     

余弦形预制双曲梁非线性隔振器的隔振性能

设计了中点固结的余弦形预制双曲梁非线性隔振器,以用于船舶设备的主动与被动隔振.给出了余弦形预制双曲梁隔振器所受横向压力-位移关系解析表达式,分别建立了主动与被动隔振系统的非线性振动微分方程,利用谐波平衡法求得近似解析解,并与龙格-库塔法的数值解进行比较,给出了力传递率与位移传递率的表达式.同时,研究了在不同的非线性刚度系数、激励幅值、阻尼系数条件下,余弦形预制双曲梁隔振器的力传递率与位移传递率的变化规律.结果表明:谐波平衡法的解析解与龙格-库塔法的数值解基本吻合;所设计的非线性隔振器具有优良的低频隔振效果,其响应和隔振性能与激励幅值和阻尼有关.     

屈曲板型高静低动隔振器

针对船舶动力设备低频振动特点,设计一种结构简单新颖,具有准零刚度特性的屈曲板型高静低动隔振器,并加工研制出原理样机。搭建试验平台,对隔振器进行静力加载试验和振动传递率试验,对其准零刚度特性和隔振效果进行试验验证,对比分析高静低动隔振器和传统线性隔振器的隔振性能。试验结果表明,屈曲板型高静低动隔振器具有准零刚度特性,能有效降低共振频率,具有良好的低频隔振性能和较大的隔振区间,且隔振效果优于线性隔振器。     

变杆长X形结构隔振系统动力学特性研究

针对传统三参数隔振器谐振段与高频段的隔振效果不能同时保证的问题,提出了一种将几何非线性特征变杆长X形结构隔振器的模型. 该模型采用谐波平衡法建立动态响应解析模型,并且将解析解与时域数值解和多体动力学软件Adams得到的仿真数据进行对比,证明解析解正确. 在此基础上,分析了变杆长X形结构隔振系统的等效刚度系数、等效阻尼系数、力传递率和多频稳态激励条件下传递到基础的动态力以及关键设计参数对隔振系统传递特性的影响. 结果表明变杆长X形结构隔振系统等效刚度和等效阻尼呈单调递增变化;变杆长X形结构隔振系统谐振峰值显著减小且频率未发生变化,对应时域力响应也呈现出相同的变化特征.      

碟形橡胶准零刚度隔振器的设计和特性分析

设计了具有准零刚度(QZS)特性的碟形橡胶隔振器,并分析了其隔振特性.隔振器由负刚度元件碟形橡胶(内含钢材料的筋)与正刚度元件竖直橡胶柱并联组装而成.基于Abaqus有限元仿真分析,给出了隔振器在静平衡位置处出现零刚度时,碟形橡胶元件和竖直橡胶元件分别需要满足的构型和尺寸参数条件,得到了隔振器的回复力曲线,并用仅含三次的多项式进行了拟合.进一步,建立隔振系统动力学方程,基于谐波平衡法分析了系统的隔振特性,并与Abaqus动力学仿真分析进行对比,结果表明,碟形橡胶准零系统隔振性能明显优于相应的线性系统.     

一种准零刚度被动隔振系统的非线性共振响应分析

分析了一种机构的负刚度特性和它与线性主弹簧并联后而成的隔振系统的准零刚度特性,推导了准零刚度被动隔振系统的主谐波共振、亚谐波共振和超谐波共振的幅频特性表达式.结果表明,机构的负刚度区域随弹簧的初始变形与杆长的比值增大而变宽;隔振系统的准零刚度区域随主弹簧的刚度与机构中的弹簧总刚度的比值以及机构中的弹簧初始变形与杆长的比...