基于颗粒阻尼的内燃动车组动力包构架多工况减振研究

减少转向架振动有利于控制铁路列车车体平稳,延长结构寿命,对动力包构架的减振研究工作有重要意义。基于颗粒阻尼对某型内燃动力总成(简称动力包)转向架构架进行减振研究,结合有限元方法和模态试验,分析转向架构架的动力学特性,确定颗粒阻尼器安装位置。建立颗粒系统—转向架构架的离散元模型,计算不同阻尼颗粒参数对应的能量耗散值,得出在给定工况下转向架构架最优阻尼颗粒参数。按照计算所得的最优参数,设计、制造、安装颗粒阻尼器,在动力包试验台架上对比分析各工况下转向架构架减振前后测点振动加速度。结果表明,在目标工况下,转向架构架振动幅值在垂向上减少60.7%;在其他档位时,转向架构架振动加速度幅值有15.5%到67.4%不等的减振效果,平均减振效果为49.33%,为转向架构架以及列车其他部件的减振提供了新方法和设计准则。     

颗粒阻尼技术及柔性带状颗粒阻尼器

介绍了一种新型的柔性带状颗粒阻尼器及其减振机制,为工程设计中的减少振动和降低噪声提供了有效途径.根据在振动控制领域利用外加耗能装置以耗散结构振动能量的设想,讨论了柔性带状颗粒阻尼器的构成并通过桁架模型的减振试验,验证了柔性带状颗粒阻尼器的减振效果.得出颗粒阻尼技术及柔性带状颗粒阻尼器是一种具有较大研究和开发空间的新产品...     

NOPD技术在小型风机减振中的应用北大核心CSCD

为了研究阻尼颗粒对低频、高频振动减振效果的影响,本文以一台小型风机为振动源,在风机机脚上安装阻尼器,通过传感器和频谱仪采集不同填充率、粒径、颗粒材质在10~8000 Hz振动数据。研究发现:在高频315~8000 Hz内,填充率为100%时减振效果最好,对于粒径为1,2,3 mm 3种颗粒,1 mm小球减振效果最好;在低频10~315 Hz内,填充率在80%时减振效果最好,1,2,3 mm 3种颗粒,3 mm小球减振效果最好;不同材质的颗粒减振效果差别较大,就研究的4种材质颗粒而言,在总频10~8000 Hz内氧化锆球减振效果最好,最终阻尼器的减振颗粒选择1mm的氧化锆球,可以在总频段降低风机机脚振动9.4 dB,低频降低1.7 dB;本研究为颗粒阻尼的减振应用提供一定的参考。     

基于颗粒阻尼的变频空调压缩机管路减振设计

为解决变频空调压缩机管路振动问题,利用有限元法对管路进行动力学分析,在测点位置进行35～72 Hz变频试验测试。建立管路颗粒阻尼的能耗模型,通过离散元法确定颗粒材质、粒径和填充率等最优设计参数,并搭建管路减振试验台。振动试验结果表明：采用颗粒材质为铁基合金、颗粒粒径为2 mm、阻尼器填充率为90%的设计参数,当进气管采用B型阻尼器和45°布置方式,3个测点位置的加速度最大减幅分别为36.57%,30.15%,45.79%,当排气管采用A型阻尼器和水平方式时,3个测点位置的加速度最大减幅分别为40.87%,62.04%,50.42%。最后将试验的加速度响应变化趋势与耗能模型分析结果进行对比,验证了管路颗粒阻尼耗能模型的可行性。     

磁性液体阻尼减振实验台的设计和实验分析

为了测试磁性液体阻尼器的有效性和各种参数对阻尼器减振效果的影响,设计一种阻尼器模型,并根据阻尼器的工作原理设计一套满足频率低、位移小、加速度小等条件的实验台,根据实验要求,在实验台上对磁性液体阻尼器进行实验.结果表明:实验台可实现频率范围为0.74～5.75 Hz的振动;与没有安装阻尼器相比,弹性悬臂梁在安装阻尼器后振幅完全衰减的振动时间缩短约65％;安装阻尼器后的悬臂梁对数衰减率随频率大小的变化规律是先增大后减小,然后再增大;安装阻尼器后的悬臂梁对数衰减率随着振幅的增大而增大;磁性液体阻尼器对于不同长度悬臂梁的振动都起到了很好的减振作用,当悬臂梁的长度为0.7m时,磁性液体阻尼器的减振效果最好;磁性液体阻尼器对于不同初始振幅的悬臂梁振动都具有良好的减振效果.     

弹塑性微颗粒-钢球碰撞阻尼器衰减特性研究

弹塑性微颗粒-钢球碰撞阻尼器是在传统的碰撞阻尼器的基础上提出的,通过实验研究分析了弹塑性微颗粒-钢球碰撞阻尼器与其它阻尼器的实验结果对比以及在不同的颗粒减振剂、钢球直径和填充率条件下,悬臂梁振幅变化情况。实验结果表明,由于这种阻尼器结合了弹性变形和塑性变形的优势,具有更优异的减振性能,减振效果提高了29%;同时钢球直径和填充率均会对阻尼器的时间恢复系数产生较为明显的影响,直径越大减振效果有稍微的减弱,填充率在40%左右减振效果最佳。     

颗粒阻尼器近似理论模型研究

颗粒阻尼由于其独有的优势特点,得到了国内外学者的广泛关注。然而尽管目前对于颗粒阻尼的研究很多,但大多集中在试验和仿真两方面。颗粒阻尼的高度非线性特性,使得很难从理论上对其进行定量分析研究,这也在一定程度上限制了颗粒阻尼技术的发展。针对这一问题,提出一种非线性颗粒阻尼器的线性等效方式,此等效方式能够在给定的振动环境下充分体现颗粒阻尼的耗能特点。将其应用于颗粒阻尼动力吸振器的模型简化,并与试验结果进行对比,发现理论模型计算的频响函数曲线与试验测得的数据吻合程度较高,由此证明了理论模型的准确性;研究还发现振动加速度是影响颗粒阻尼器耗能特性的主要因素,其对于颗粒阻尼器等效模型的三个主要参数均有不同程度的影响,且这些参数随振动加速度有效值的变化规律与通过试验和仿真得到的结论相一致,其中人们最为关心的等效黏性阻尼系数,其随振动加速度的变化符合Gamma分布。     

带颗粒减振剂碰撞阻尼的减振特性

传统碰撞阻尼的工作原理大都建立在动量交换、摩擦耗能的范围内,动量交换并没有将振动能量永久地消耗掉,摩擦对于高频振动具有较好的减振效果,而对于低频振动效果较差。为此提出一种以微细颗粒塑性变形将振动能量永久消耗掉的新型的碰撞阻尼,称为带颗粒减振剂碰撞阻尼。分别对在传统单体碰撞阻尼和带颗粒减振剂碰撞阻尼作用下悬臂梁减振效果进行试验研究。试验结果表明：以微细颗粒塑性变形消耗振动能量的带颗粒减振剂碰撞阻尼具有优秀的减振效果,远远超过传统单体碰撞阻尼器。带颗粒减振剂碰撞阻尼在低频振动(低于50 Hz)中仍然具有良好减振性能,这是其他碰撞阻尼所缺乏的特性。机械振动多为低频振动,带颗粒减振剂碰撞阻尼具有广阔的应用前景。     

组合式颗粒阻尼器的减振实验研究

提出了一种新型结构的组合式颗粒阻尼器,该阻尼器采用两层减振结构,外层为弹簧减振,内层为塑性阻尼减振。改变颗粒填充率、腔体间隙、弹簧刚度和填充颗粒材质后,研究了不同结构参数对该阻尼器减振性能的影响。结果表明：组合式颗粒阻尼器比传统的颗粒碰撞阻尼器具有更优秀的减振性能;钢球和颗粒的体积比约为1∶2且弹簧刚度值为主系统刚度值的10%以下时具有最好的减振效果;改变填充颗粒材质对减振效果影响不显著。     

颗粒阻尼双层隔振系统减振特性试验研究

为了对颗粒阻尼双层隔振系统进行全面减振效果评价,提出一种全新的减振效果评价方法。该评价方法将颗粒阻尼双层隔振减振效果指标定义为双层隔振振级落差与颗粒阻尼插入损失之和。通过试验测量颗粒阻尼双层隔振系统在不同振动环境下的下层基座、中层筏架和上层机组加速度信号,利用该评价方法进行试验分析。试验结果表明:颗粒填充率为70%时减振效果最好,共振频段减振率达到33%;颗粒阻尼全面提高了双层隔振系统的减振特性。试验结果验证了该评价方法的有效性。     

颗粒阻尼器损耗因子外因特性研究

对稳态能量流法测量阻尼损耗因子的原理进行了推导,采用稳态能量流法对某型颗粒阻尼器的阻尼损耗因子进行了实验研究。对粘贴有该颗粒阻尼器的钢板进行了振动仿真分析与实验相结合的研究,验证了稳态能量流法测量损耗因子方法的正确性。实验结果表明,该颗粒阻尼器的阻尼损耗因子随加速度变化呈现明显的“分段表征”特性,随频率变化呈现明显的“山脊”特性。对颗粒阻尼器表现出该特性的原因进行了理论分析。     

弹性约束下颗粒碰撞阻尼器的理论与实验研究

为进一步研究弹性约束颗粒碰撞阻尼器的减振性能,提出了该阻尼系统的动力学模型,并模拟了该阻尼器对悬臂梁的减振效果。同时,对5种不同刚度的弹性约束颗粒碰撞阻尼器的减振效果进行了实验研究。结果表明：理论计算与实验的结果基本吻合,证明所建立的弹性约束下的颗粒碰撞阻尼系统的计算模型是可靠的;在弹性约束下的颗粒碰撞阻尼系统中,其刚度比对减振效果的影响是非线性的,且弹簧刚度对该碰撞系统的共振点存在影响。     

活塞式磁性液体减振器的阻尼分析和实验研究

根据磁性液体的磁粘特性,当磁性液体周围施加垂直于其涡旋矢量方向的磁场时,磁性液体的粘度增加,利用磁性液体作为减振器的阻尼液,通过改变磁场可以调节振动系统的阻尼比,从而达到减振的目的。根据这一特性,提出一种活塞式磁性液体减振器。根据磁性液体的流动方程和连续性方程,建立了减振器中磁性液体的动力学模型,并得到减振器阻尼力与振动速度之间的表达式以及减振系统的阻尼比。设计实验,将磁性液体减振器安装在悬臂梁自由端,利用线圈对减振器施加均匀磁场,研究不同线圈电流时磁性液体减振器对梁振动阻尼比的影响。实验表明,在所假设的条件下,实验结果与理论结果的一致性较好。同时得出,在一定范围内,活塞式磁性液体减振器的阻尼效果随着线圈电流的增大而增大。     

自耦合电流变阻尼器及其性能

电流变液与压电陶瓷组合的阻尼器是一种自耦合阻尼器。对直压式自耦合电流变阻尼器的性能进行了理论计算,并制作了直压式自耦合电流变液阻尼器。性能测试表明:压电陶瓷激励了电流变液;电流变液阻尼的变化改变了阻尼器的共振频率,并使振动幅度降低最高达30％。     

Fast drive of displacement magnification mechanism with flexure hinge using loading type impact damper

A displacement magnification mechanism which uses flexure motion guide using elastic hinges can realize smooth frictionless motion but has poor vibration damping capability. An impact damper is a damping mechanism which uses collision energy to dissipate vibration energy. If the damper is used for vibration control of the flexure mechanism, it may be able to dissipate unexpected vibration without killing the merits of the flexure mechanism. In the paper, a loading type impact damper is applied to settle down transient vibration of a displacement magnification mechanism. We investigate differences of damping effect by setting conditions of the damper. It is shown that the impact damper can eliminate residual vibration at step response effectively without steady state error. The experimental displacement magnification mechanism with impact damper can settle down less than 1/5 of the response without the damper under appropriate setting conditions. Influence of natural frequency ratio between damper and displacement magnification mechanism is investigated. Influences of indentation at impact point are also examined.     

[设计与优化]动车组车体端墙粒子阻尼器减振的数值分析与实验研究

动车组车体端墙的振动及其带来的辐射噪声会直接影响动车乘坐的舒适性以及列车高速运行时的平稳性,甚至造成结构疲劳失效。针对端墙结构在40 Hz激励频率处异常振动的问题,提出一种基于粒子阻尼技术的端墙减振方法。建立端墙粒子阻尼器的离散元模型,并根据粒子系统耗能大小,对阻尼器布置方案和分层数进行优化,通过实验分析了各减振方案下端墙的加速度响应。实验数据表明,安装粒子阻尼器后,端墙在40 Hz激励频率处主振方向的减振率可达80%以上,该结果也验证了理论和仿真模型的正确性。     

移动质量简支梁耦合时变系统建模与实验设计

建立了移动质量简支梁耦合时变系统的动力学模型,通过数值仿真分析了移动质量速度及加速度对耦合时变系统模态参数的影响,得到移动质量诱导产生的附加阻尼。设计并搭建移动质量简支梁实验系统,通过参考实验得到实验系统的初始阻尼,并分别采用频域和时域模态参数辨识方法对质量块不同移动速度下的实验系统进行辨识。结果表明,所建立动力学模型能够对移动质量问题进行准确描述,实验系统可为时变结构动力学分析的理论研究提供实验支持,特别是对时变结构模态参数辨识方法进行实验验证。     

Modeling the fine particle impact damper

The fine particle impact dampers (FPIDs) using plastic deformation of fine particles as irreversible energy sink can exhaust much more vibration energy than single mass impact dampers (SMIDs) and thus can work well in low frequency domain. A numerical model is set up in this paper to capture the complex physics involved in the FPID. Experimental results on a cantilever beam with FPID showed good agreement with the model predictions. We show that in all cases the damping performances of the FPID are much better than that of the SMID, and fine particles enrolled in the FPID play a key role in vibration energy dissipation. The damper clearance and the mass ratio are two important parameters for the damping ability of the FPID, for which an optimal combination of them exists targeting the largest damping ability.