分子弹簧隔振器的动力学特性研究

分子弹簧隔振器是一种以水和疏水沸石颗粒为工作介质的新型隔振器,该隔振器具有高静低动的分段刚度特性。首先以Laplace方程为基础模拟水侵入疏水微孔的过程,建立了分子弹簧刚度的力学模型,并通过准静态试验验证了该模型的有效性。随后在刚度的力学模型的基础上建立了分子弹簧隔振系统运动方程,采用平均法计算了分子弹簧隔振器的主共振幅频响应,采用基于等效线性化方法的接缝法计算了大振幅情况下的幅频响应。最后,以能量传递率为指标评价了分子弹簧隔振系统的隔振性能。研究表明分子弹簧隔振器具有优于传统的线性隔振器的隔振性能。     

汽车排气系统吊耳动刚度优化方法的研究

基于汽车排气系统吊耳传递的动态载荷最小、吊耳耐疲劳性最好,建立了考虑动力总成在内的排气系统振动分析模型。进行了排气系统的自由模态和约束模态的测试,并和计算值进行了对比分析,证明了所建立的排气系统振动模型的正确性。以吊耳的垂向动态载荷最小和其静变形量在一定范围内为优化目标,建立了排气系统吊耳动刚度优化模型。优化后,在怠速工况和2档全负荷加速工况下对车身底板驾驶员位置进行了振动响应测试,测试结果表明,利用优化后的吊耳刚度,能够有效降低车身底板的振动加速度,表明了阐述的排气系统建模和吊耳动刚度优化方法的有效性。文中建模与优化方法,对排气系统的吊耳动刚度计算与优化具有指导意义。     

汽车排气系统振动和吊耳疲劳性能的稳健优化

由于加工、测量、安装、老化等原因,排气系统吊耳和波纹管的真实刚度通常在其名义设计值附近波动,使得排气系统真实的静、动态性能与其名义设计值之间存在偏差。为提升汽车排气系统振动及橡胶吊耳疲劳耐久性能的稳健性,以吊耳和波纹管动刚度为正态随机设计变量,以吊耳隔振量不小于20 dB为约束条件,以挂钩垂向动态反力最大值及其标准差、吊耳的静变形量及预载力标准差为目标函数,建立了某乘用车排气系统振动和吊耳疲劳性能的多目标稳健优化模型。结果表明,与确定性优化方案相比,排气系统静、动态性能对稳健优化方案的灵敏度降低,实施稳健优化方案将使得排气系统的振动和吊耳疲劳性能更加稳健。稳健优化方法对改善排气系统振动和吊耳疲劳耐久性的稳健优化有较重要参考价值。     

双环永磁体型高静低动刚度隔振器设计、建模与试验研究

为了改善机械设备的低频隔振效果,设计了一种具有高静低动刚度(HSLDS)特性的隔振器。该隔振器由提供正刚度的机械弹簧与提供负刚度的双环永磁体(DRPMS)结构并联而成,其中,双环永磁体结构由两个径向磁化的磁环同轴嵌套组成。首先利用等效磁荷法推导了双环永磁体结构的轴向磁力解析计算模型,然后利用Ansoft软件对双环永磁体结构进行有限元分析,验证了解析计算模型的正确性,进一步讨论了结构参数对负刚度特性的影响规律并对磁环参数设计流程进行了分析,在此基础上,设计了隔振器原理样机,并开展了试验研究。试验结果表明:与无双环永磁体结构的等效线性隔振器相比,所设计隔振器能有效降低隔振系统固有频率,拓宽隔振频带,具有更优越的低频隔振性能。     

考虑被动侧动刚度的动力总成悬置传递率优化

针对某乘用车右悬置隔振性能不足的问题,通过调整悬置被动侧动刚度来优化悬置传递率。建立悬置传递率有限元分析模型,并结合试验设计技术、近似模型技术、多目标寻优算法和稳健性设计,以满足悬置传递率设计要求为约束条件,以传递率稳健性最高、动刚度目标值设定合理为设计目标,对被动侧动刚度目标值进行寻优。通过对右悬置被动侧结构进行加强,使被动侧动刚度达到计算获得的最优目标值,试验结果表明,优化后的右悬置传递率整体超过20 dB,满足设计要求。     

动力包多子结构双层隔振系统隔振优化方法EI北大核心CSCD

为了提升内燃动力包隔振性能,针对优化设计过程中优化参数较多及优化效率较低的问题,对其隔振优化方法进行研究。首先,通过综合各子结构质量、刚度矩阵建立多子结构动力包双层隔振系统24自由度动力学模型,对系统进行传统的全局坐标系下自由度耦合分析并据此提出能够去除子结构平动、转动自由度固有耦合效应的多坐标系解耦概念;其次,运用Sobol’全局灵敏度分析方法确定对动力包隔振性能影响较大的参数,并将其作为优化变量;然后,综合考虑解耦率与隔振效率对动力包进行多目标优化;最后,根据建立的动力包刚柔耦合有限元模型对系统隔振性能进行评估。结果表明,优化后系统解耦率及各工况下隔振效率均达到较高水平,验证了该方法的有效性。     

一系螺旋弹簧动刚度对车辆-轨道耦合振动影响分析

建立准确表征一系悬挂轴箱螺旋弹簧波动特性的力学模型,运用动刚度矩阵法求解,研究其对悬挂系统隔振性能影响。结合基于格林函数法的车辆-轨道耦合动力学模型,引入弹簧刚度频变特性,对比分析考虑一系螺旋弹簧频变刚度前后车辆动力学性能之间的差异。结果表明,动刚度矩阵法可以精确求解螺旋弹簧随频率变化的动刚度特性,在一阶模态振动频率后弹簧刚度值呈现103等级的剧烈变化,该结果与有限元模型结果一致;一系螺旋弹簧的动态频率特性导致轮轨激励由车轮至构架的振动位移传递率提高到接近于1,而对车体的振动传递率提高到了10-3左右;在整车车辆-轨道动力学计算中,其对轮轨振动影响较小,但车体与构架出现了较高的高频振动能量峰值。包含一系悬挂动刚度的车辆模型更接近实际,为了降低车辆振动,应尽量提高一系螺旋弹簧自振频率并降低动刚度变化幅值。       

考虑刚度非线性的某橡胶隔振试件随机振动试验仿真研究

通过建立振动台、夹具和橡胶隔振试件整体有限元模型,对橡胶隔振试件振动台随机振动试验进行了仿真研究。仿真过程发现薄壳结构和橡胶隔振器在几百赫兹以上中高频段响应存在严重的衰减现象。通过研究发现动刚度在中高频段的非线性特性是影响响应衰减的主要因素。结合真实试验结果,对薄壳结构和橡胶隔振器的中高频动刚度进行了修正,修正结果表明薄壳结构和橡胶隔振器动刚度随频率增加而增大,获得了其动刚度随频率的变化趋势曲线。修正后的仿真结果整个频段内与实验结果基本一致,解决了仿真过程中高频段响应衰减问题。     

汽车悬架控制臂液压衬套动态特性实测与计算分析

在汽车悬架系统中,为了满足其低频振动控制和高频隔振性能的要求,对控制臂衬套动态特性的要求是不一致的。常见的橡胶衬套很难提供在低频振动控制时所需要的大阻尼。液压衬套是一种可在一个较大的频率范围内提供大阻尼和大刚度的振动控制元件,目前它在悬架系统中得到了广泛的应用。介绍了可在径向或轴向方向提供大阻尼和大刚度的两种结构型式的液压衬套,实验测试了它们的静态特性、动刚度和阻尼及其与激振频率和激振振幅的相关性;建立了液压衬套动特性计算分析的集总参数模型,利用该模型计算分析了一液压衬套的动刚度和滞后角,计算结果和实验值的对比结果证明了模型的正确性。最后给出了液压衬套在解决由于路面或车轮不平衡激励而引起方向盘振动问题的应用实例。     

含附体结构主被动隔振系统的性能分析EI北大核心CSCD

针对典型的多振动传递路径系统,建立了附加弹簧的双层主被动隔振系统模型,分析了刚性基础和弹性梁基础的情况下该系统的力传递率和能量传递特性,讨论了附体刚度、阻尼比、基础刚度等系统参数对隔振性能的影响,并分析了有源控制的作动器位置对系统隔振性能的影响,为含附体结构主被动隔振系统的设计提供了理论依据。     

非规则弹性片高静低动的隔振特性

在前人对斜置规则弹性片高静低动特性研究的基础上,运用势能函数、拉格朗日-欧拉法研究该模型非线性静力学方程,利用数值分析技术分析模型中各关键参数与振动输出之间的关系并优化,完成静力学仿真,并设计出试验样机,完成静力学试验和位移传递率试验,验证该结构具备良好的高静低动隔振特性。研究工作对高静低动隔振器的设计具有参考意义。     

滚球型准零刚度隔振器的特性分析

针对工程实践中的低频隔振难题,提出一种紧凑的、带滚球装置的准零刚度隔振器。首先,对隔振器进行了静力学分析,得到了实现准零刚度的参数条件;其次,建立了隔振系统动力学模型,利用谐波平衡法分析了系统频响特性及隔振性能,讨论了激励幅值和阻尼对响应的影响;最后,利用ADAMS对系统动力学特性进行仿真及隔振效果评估。结果表明,与相应的线性隔振系统相比,准零刚度隔振器的起始隔振频率显著降低,且在低频范围内力传递率比线性系统低得多。因此,滚球装置提供的负刚度明显降低了系统竖向总刚度,使系统具有优异的低频隔振性能,更重要的是紧凑的设计使其更易工程化。     

囊式混合介质隔振器的动力学特性试验

为了摆脱气囊的气体泄漏问题,在气囊中填充弹性单元体和液体（混合介质）来替代气体。其带来的优点是消除了泄漏现象,可减少对监测和充气设备需求,从而大幅度降低了隔振系统成本。将充填混合介质的囊式隔振器在试验台架上进行正弦扫频激励的动力学特性试验,试验结果表明：囊式混合介质隔振器的振级落差随填充单元体数量的增加而升高;频响函数曲线表现出不同于气囊隔振器的刚度特性,其刚度特性受到所填充的弹性单元体和液体的力学特性影响,随内压的变化表现特性复杂。     

增强泡沫塑料隔振器动态性能的实验研究

对一种增强泡沫塑料隔振器动态性能进行实验研究,研究表明:这种隔振器具有强非线性滞后特性,恢复力受频率和振幅影响并与变形历史有关,恢复力滞后回线的形状和大小与隔振器的刚度和阻尼特性有关。针对隔振器的强非线性滞后特性,提出从能量分析出发,将这一复杂系统中的恢复力分解成保守力与非保守力,即将隔振器恢复力分解成弹性恢复力和阻尼力,由此提出建立能合理描述隔振器动力学特性数学模型的建模方法。实践证明:这是一种巧妙的建模方法,它为这类隔振器数学模型建立及参数辨识提供了有效手段,为隔振器动力学设计及动力优化奠定了良好基础。本文作者提出的研究方法对其它非线性滞后系统的分析有借鉴作用。     

V形橡胶减振器静刚度研究

本文讨论了V型槐胶减振器的静刚度特性。考虑到橡胶材料为超弹性材料采用T．L法进行了非线性数值计算，计算结果表明采用超弹单元进行的数值分折与实验结果接近。     

车身阻尼材料布局拓扑优化设计

针对某车型车内匀速噪声控制问题,提出一种基于多目标动力学拓扑优化的阻尼材料设计方法。首先,通过车身声-振耦合分析获知车内噪声响应异常峰值频率。接着,以车身壁板噪声贡献量和模态贡献量为指标进行综合分析。然后,构建综合考虑车身壁板动力学控制和阻尼材料质量控制的多目标动力学拓扑优化数学模型,并获得阻尼材料布局方案。将该方案与基于模态应变能的阻尼材料设计方案进行对比分析获知,前者降噪效果更佳。最后,通过实车测试,验证了该方案对车内匀速噪声有明显改善。上述研究表明,该阻尼材料设计方法具有良好的实用价值。     

波纹管式隔振单元体的刚度特性分析

液固混合介质隔振装置中的弹性单元体可有多种形式,波纹管单元体是其中性能较好的一种.设计液固混合介质隔振装置的首要工作便是计算弹性单元体的刚度.分别利用曲杆和板壳两种理论模型推导了波纹管单元体的轴向刚度,在此基础上,分析了单元体轴向刚度随几何构型的变化关系.对含该单元体的液固混合介质隔振装置进行了振动试验,得到了不同激励水平下的系统频响特性,并比较了理论与实测的频响特性,结果表明:曲杆模型、板壳模型与实测的隔振系统共振频率相对误差分别为7.5%,4.3%,板壳模型更贴近波纹管单元体的实际结构.     

复合型承载橡胶隔振器的综合性能

大多数橡胶隔振器由于承载方式单一,无法同时满足承载能力和隔振效果的要求。复合型承载橡胶隔振器充分发挥橡胶材料的优点,可同时承受多种载荷,兼顾各方面的性能要求。通过对复合型承载隔振器进行有限元仿真计算和静动态、超载、抗冲击及隔振效果等各项性能试验,得出该型隔振器的主要性能特点,计算和试验结果满足设计要求。结果表明复合型承载橡胶隔振器可满足较强承载要求,具有良好的隔振抗冲击效果,且在相反方向受力时,可以表现出相同的特性。     

基于橡胶隔振器动静态试验的弹性材料参数反演及预测模型研究

本研究根据WH150橡胶隔振器的动静态实测数据,通过Abaqus与Isight联合仿真,反演弹性材料的超弹本构参数和黏弹本构参数。输入反演的橡胶本构参数,建立橡胶隔振器的预测模型,该模型推导出的三向静刚度、动刚度和动态传递率误差均小于10%。将预测模型应用于隔振器实际使用工况的计算中,可快速评估橡胶隔振器的实际共振频率和疲劳寿命。      

变刚度隔振系统动力特性及仿真

为了研究多级变刚度隔振系统的振动规律,建立变刚度弹簧结构振动分析模型,推导对于变刚度弹簧的理论解析解表达式,计算不同刚度情况下结构强迫振动的时域和频域振动曲线,比较不同频段的变刚度弹簧和定刚度弹簧的振动情况,并对全频段的振幅有效值和力传递率进行计算,根据经济性、减振效果、力传递等方面对变刚度减振结构的特性做出分析。结果表明在保证结构强度的前提下,变刚度结构在低频段的减振效果明显好于定刚度结构,在隔振区的振动效果也明显好于同等强度的定刚度结构,同时二级弹簧还有负向限位的作用。此变刚度结构对于工程中一些刚度变化的减振结构有一定的工程指导意义。