非线性能量阱对汽车车身垂向振动的抑制效果

为控制动力总成激励引起的车身垂向振动,建立了车身增加立方刚度非线性能量阱和负刚度非线性能量阱的动力总成车身轮胎的三自由度汽车模型.基于复变量平均法分别推导了两个系统的慢变方程,研究了系统鞍结分岔边界条件,并对平衡点稳定性进行了分析.数值分析表明,优化后的立方刚度非线性能量阱能有效减小车身在其固有频率处的振动;与立方刚度...     

转子系统永磁变刚度抑振及吸振研究

针对旋转机械往往存在振动过大的问题,提出了采用永久磁铁构成的变刚度机构实现转子系统抑振和吸振。首先应用电磁学理论推导了永磁变刚度机构的刚度公式并进行分析;其次将永磁变刚度机构应用于转子系统的振动抑制并进行了试验研究;最后设计了含永磁变刚度机构的旋转机械动力吸振器,并进行了转子-吸振器系统的动力学仿真和试验研究。结果表明,所提出的永磁变刚度机构具有非接触、刚度值大、容许相对位移大、线性度好等优点,且可以通过动静磁铁间距调整实现刚度变化;该机构对转子系统的振动抑制和吸振都有良好的效果。     

复杂支承条件下分子泵转子动力学特性数值模拟与实验研究

为了有效提高复合分子泵转子系统的振动抑制效果,围绕与其密切相关的支承结构刚度特性展开研究。首先针对分子泵两端复杂支承条件,采用实验方法研究永磁轴承和橡胶减振垫的刚度特性;然后基于支承刚度特性建立分子泵转子系统数值模拟模型,采用模态分析法求解转子系统的特征频率及对应振型,采用谐频响应分析法求解转子系统在最大不平衡响应;最后搭建实验平台测试分子泵系统的振动特性。实验结果表明:所建立的数值模拟模型能够较好地预测分子泵转子系统的振动特性,合理设计分子泵支承结构能够有效提高分子泵转子系统的振动抑制效果。     

非线性耦合同向回转的双偏心转子振动系统同步行为研究

随着振动系统逐渐朝着大型化、重型化的方向发展,大激振力振动系统是未来发展一个较热的趋势。基于这一特殊背景,提出了非线性（拉簧）耦合同向回转的双偏心转子振动系统及其同步问题。首先基于拉格朗日方程建立了系统动力学方程;随后采用运动分离法建立系统慢变参数的积分方程,推导出了系统实现同步的同步条件和稳定性准则;其次,通过数值分析研究了系统结构参数对系统同步能力及同步特性的影响;继而,采用龙格库塔法建立了非线性耦合同向回转的双偏心转子振动系统的机电耦合仿真模型,开展了系统的同步状态与系统机电耦合的动力特性的仿真分析;最后设计了相关试验装置,开展了同步试验测试。研究结果表明,系统的同步行为主要受拉簧和支撑弹簧的刚度系数、激振电机的位置参数等的影响;激振电机的相位差随着拉簧刚度系数的增加逐渐稳定在零度附近,相应地系统同步状态从反相同步逐渐变成同相同步,理论研究和试验结果能较好吻合。所有研究为研发高效节能的大型振动机械提供指导作用,同时研究成果也对振动同步领域共性问题的解决具有促进作用。     

有色噪声激励下非线性吸振器的能量传递

将双稳态振子作为非线性吸振器,建立了含非线性吸振器的主系统力学模型,给出了有色噪声激励下系统的控制方程并进行了量纲一化。借助数值仿真,研究了系统初值、调谐频率比、质量比、阻尼系数对主系统和非线性吸振器振动能量的影响规律。通过系统结构参数的逐步优化选择,获得了将主系统振动能量最小化并使非线性吸振器振动能量最大化的最优结构参数配置区间。     

高压气流管道瞬态冲击振动分析及抑振研究

为了解决高压配气间管道系统工作时发生的剧烈振动问题,确保重大型号试验任务的顺利开展,采用多种数值模拟手段和试验测试手段相结合的方法,进行结构振动分析及抑振研究。首先,基于有限体积法构建主管道2及其出气管道的内流场流体动力学数值模型,计算并提取动态气动载荷;其次,基于有限元方法建立包含主管道2及其出气管道在内的整个配气间里的管道系统的结构动力学数值模型,分析其结构模态特性;最后,综合以上2个数值模型,计算高压气流管道结构瞬态激励振动响应,并依据结果设计相应的抑振装置。该综合分析方法充分厘清了振动的基本诱因,抑振后的结构振动大大降低,完全具备了持续工作的能力。研究表明,该振动研究方法可用于指导高压高速流体管道结构设计或结构技改,也可用于指导空气动力试验装置的研制。     

轧机主传动系统强非线性扭振研究

建立含非线性刚度的两自由度轧机主传动系统扭振模型,通过参数代换得到该系统的强非线性动力学方程。应用能量迭代法得出系统存在主振动和亚谐振动周期解的必要条件,并求解此二阶强非线性非自治系统的频响函数及解析近似解。以某厂3800轧机主传动系统为例,利用数值仿真研究了非线性刚度、线性阻尼、扰动力矩对系统主振动和1/3次亚谐振动幅频特性的影响规律。研究结果为分析此类含非线性刚度的轧机主传动系统扭振特性提供一定的理论指导和参考。     

转子非线性扭转振动成因研究

目前研究转子扭转振动的非线性现象,多数采用直接假设存在立方非线性,并未对其存在的原因进行解释。针对此问题,从几何变形的角度出发,推导出转子扭转振动中产生刚度渐软的duffing非线性现象的原因。首先,在未考虑非线性影响的情况下用ANSYS进行了模态求解;其次,在考虑非线性项时,建立多自由度的数学模型,采用模态截断的方法和多尺度法分析了系统的主共振;最后,通过数值仿真与扫频试验结果的定量对比,证明了转子扭转振动中存在刚度渐软的立方非线性理论的正确性。     

挠性转子变刚度阻尼支承系统振动主动控制(三) 转子超速试验台振动主动控制

根据在关于结构受迫振动的主动控制的研究中提出的振动主动控制规律,从理论上研究了应用最优控制规律和次优控制规律,对转子超速试验台进行变刚度阻尼支承振动主动控制的一些问题,分析建立了超速试验台变刚度阻尼支承振动主动控制模型。并通过计算机仿真,计算和确定了由振动主动控制规律所要求的转子超速试验台的结构参数。计算机仿真和实验结果表明,通过变刚度阻尼支承对转子超速试验台在不同的工况下进行振动主动控制是可行的,具有较好的抑振效果。     

板材安装机器人抑振阻尼系统研究

介绍板材安装机器人与板材干挂工艺,针对机器人提升门架结构的低频振动问题进行振动模态分析,并对幕墙安装精度影响最大的门架左右方向振动进行抑制。通过对实际工况的分析计算和测量,创建扶墙系统模型,设计阻尼抑振扶墙机构,并对其抑振效果进行仿真和试验分析,该机器人末端执行机构振动曲线显示,增加抑振结构可达到很好的减振目的。     

涡轮增压器转子系统三维动力学特性分析

针对涡轮增压器转子系统,考虑陀螺力矩、转子叶轮刚度和转轴抗扭刚度的影响,建立三维分析模型,利用有限元法进行转子系统动力特性分析.开展转子系统临界转速的分析,通过传递矩阵法模型和有限元梁单元模型校验三维模型的有效性,结果表明集总质量法在简化带有较厚轮盘的转子结构时,会减小转子结构的抗弯刚度.开展转子系统不平衡质量动力响应分析,结果显示,转子系统存在着弯扭组合振动,且弯扭组合振动表现为一种非同步的半频激振现象;随着转速的升高,转子系统的弯扭组合振动现象越趋明显;在弯扭组合振动频率附近,转子振动形式为弯扭组合振动;而在其他涡动频率下,转子振动形式为弯曲振动.     

碰摩转子弯扭耦合振动特性分析

在给出单盘转子弯扭耦合振动的一般理论模型后 ,对碰摩转子的弯扭耦合振动动力特性进行了理论分析。在给出几个基本概念和碰摩转子弯扭耦合振动的激振力形式、刚度与阻尼的变化后 ,建立了碰摩转子的非线性弯扭耦合振动微分方程。然后对弯扭耦合振动转子的碰摩特性进行了数值分析 ,得出了若干结论 ,找出了扭转对弯曲的影响特征。     

基于非线性吸振器的薄壁件切削振动控制

在航空发动机的涡轮风扇及叶片等薄壁件在铣削加工过程中，由于材料切削困难、零部件刚度低以及加工中时变性强等原因易造成薄壁件出现颤振，导致加工精度降低及表面质量变差。利用动力吸振器可有效控制振动现象，但由于材料去除时被加工件等效参数变化而导致其模态频率迁移，易造成振动控制失效。为保证切削全过程中的有效振动控制，提出了非线性吸振器，建立了主系统耦合非线性吸振器的动力学模型，利用复变量平均法分析了系统的慢变方程，得出了系统发生鞍结分岔以及霍普夫分岔的边界条件，分析了激励频率对分岔边界及截断阻尼的影响。利用数值方法从时域及频域进行分析，得出了系统的能量谱，对比了非线性吸振器及线性吸振器的振动抑制性能，结果表明，非线性吸振器可在全频段有效进行振动控制，避免了引入线性吸振器引起的二阶共振。     

基于摩擦耗能原理的抑振镗杆

讨论了摩擦耗能镗杆的原理,建立了有非线性库仑干摩擦环节的力学模型,并以摩擦参数为变化量,通过数值分析的方法考察了模型的吸振效果。研制了一种基于摩擦减振的新型镗杆,结合颤振发生的机理与切削稳定性理论,分析了不同摩擦条件下镗杆的抑振效果。将不同摩擦条件下的镗杆切削实验结果与理论模型仿真结果进行对比,发现在既定的摩擦阻尼器中,有滑动摩擦与粘接两个状态,而且存在一个最优正压力使得滑动摩擦消耗能量达到最大值又不处于粘接的状态,此时系统抑振效果达到最佳。切削实验发现基于摩擦减振原理的镗杆有良好的颤振抑制效果。      

非线性宽频压电振动能量采集器的研究

为改善双稳态压电振动能量采集器在基础低幅值激励条件下的输出性能,提出了一种带有线性放大器的非线性宽频压电振动能量采集器,通过线性放大器对基础低幅值激励进行一级放大后,激发双稳态压电振动能量采集器进入高能轨道的大幅值周期振动,从而提高能量采集器的输出性能。根据力学和电学平衡方法建立了非线性宽频压电振动能量采集器的两自由度集总参数模型和运动微分方程,并对系统模型进行时域和频域求解,仿真分析了系统质量比、刚度比等参数对系统输出特性(振动位移、速度、相图和输出电压等)的影响。最后,通过与双稳态压电振动能量采集器输出性能的实验结果对比分析,表明非线性宽频压电振动能量采集器在较小的激励幅值作用下具有更高的输出特性和更宽的工作频带。     

双稳态振动能量发电系统脉冲激励响应研究

将双稳态振动发电系统与单自由度质量弹簧系统串联,建立了两自由度双稳态振动能量发电系统的力学模型和控制方程,借助数值仿真分析了矩形脉冲和半正弦脉冲激励的幅值和占空比对该发电系统动态响应的影响。绘制了两种脉冲激励下发电系统输出功率与非线性刚度比的关系曲线,得到了较大输出功率下的最佳非线性刚度比,并通过改变发电系统的质量比和调频比,分别获得了矩形和半正弦脉冲激励下发电系统可产生较大输出功率的结构参数配置范围。     

基于叶轮转子系统下的干气密封轴向振动分析*

为探究基于叶轮转子系统下干气密封轴向振动特性,基于干气密封结构特性,建立叶轮转子-轴承-干气密封系统轴向振动模型,采用待定系数法进行求解,推导得出静环轴向振动幅值表达式;建立叶轮转子-轴承-干气密封系统几何模型,运用ANSYS Workbench软件进行模拟仿真计算,分析气膜刚度和激振力对轴向振动的影响。结果表明:气膜刚度对动、静环振动幅值的影响不大;动、静环振动频率相同、振动幅值相同,说明动、静环的追随性高,其间隙稳定,从而保证干气密封的稳定运行;动、静环位振动幅值与激振力成正比关系,说明激振力严重影响干气密封的稳定性,为提高干气密封的稳定性,应平衡好叶轮的轴向激振力。     

考虑跳振现象的压实系统振动轮的滞回响应特性研究

振动压实下土壤滞回恢复力与位移呈现不对称滞回特性,考虑土壤密实度较高时振动轮易发生跳振现象,建立了基于土壤特性参数的不对称滞回模型,一次近似的前提下,利用谐波线性法将非线性作用力线性化为等效刚度和等效阻尼。通过数值仿真,对压实系统振动轮的非线性滞回特性进行了研究。结果表明：压实初期土壤处于弹塑性变形阶段,振动轮产生超谐波共振;压实中后期随着压实土壤的不断密实,振动轮产生亚谐波共振,标志着跳振的发生,一定条件下进入混沌状态;合理调整激振力和激振频率可以有效地抑制跳振,避免混沌运动。     

轴承载荷对转子系统各支承的耦合振动分析

以多支承转子 轴承 弹性基础系统为研究对象,对多支承转子系统某支承处轴承载荷变化引起不同支承点处轴及轴承的耦合振动响应进行了研究。首先,建立了多支承转子系统支承间的耦合振动模型,并进行了仿真和试验,耦合振动模型考虑了每个支承处的油膜耦合效应,通过轴承载荷敏感度矩阵得到各支承耦合力;然后,利用龙格库塔法对油膜刚度为定刚度和动刚度两种情况下的转子系统进行了数值分析及仿真;最后,在8支承转子试验台上进行试验,采取改变某一支承处的位移来得到轴承载荷的变化,并提取各支承处的振动信号。结果表明,轴承位置在稳态和瞬态两种情况下改变时振动响应明显不同,油膜刚度为动刚度的分析结果更为合理。     

基于视觉的风洞支杆主动抑振方法

为了实现风洞试验中悬臂式支杆振动的有效抑制,获取振动位移作为直接反馈信号,提出一种基于机器视觉的风洞支杆抑振方法。首先,结合FPGA图像处理和DMA数据传输技术,提出一种基于Otsu阈值分割的视觉振动实时测量方法;其次,将视觉系统获取的实时振动信息应用到反馈控制中,提出基于视觉的风洞模型支杆抑振方法;最后,搭建试验平台,完成了试验。试验结果表明,该控制系统能够发挥较好的抑振作用,在俯仰方向上,使用激振和锤击2种方式进行试验,系统阻尼比可由0.007 2提高至0.040 4,激振法抑振后剩余振幅比例约为12.73%。试验结果验证了该基于视觉的主动抑振系统具有可靠性和有效性。