主动式自调谐吸振器在浮筏隔振系统中的应用

以带有主动式自调谐吸振器的浮筏隔振系统为研究对象,运用子结构导纳矩阵法建立混合激励下有、无吸振器的系统动力学模型,并给出系统的功率流表达式。以传递到基础的功率流为代价函数,对比研究单频激励作用下不同主动控制策略的控制效果。仿真结果表明,总功率流最小化控制策略的控制效果最为理想,可以实现较宽频带下振动控制。轴向力最小化控制策略在低频段具有良好的控制效果,而轴向速度最小化控制策略在中频段的控制效果较佳。最后,采用总功率流最小化控制策略,验证多频激励作用下主动式自调谐吸振器的减振效果。     

改进的本质非线性吸振器宽频吸振参数域研究

考虑到工程的实际应用,对本质非线性吸振器进行了改进,建立了带有弱线性刚度项的强非线性吸振器的振动系统的动力学模型。利用谐波平衡法推导了主系统的频响方程组,分析了线性刚度对宽频吸振效果的影响,发现吸振器中带有一定的弱线性刚度反而能提高宽频减振的性能。计算了激励力与吸振器非线性刚度函数的上、下限值以及宽频吸振的参数域,对此类吸振器的工程应用具有较好的指导意义。对比分析了多频激励下不同吸振器的减振效果：在合适的参数域中,改进后的本质非线性吸振器表现出了很好的宽频减振性能     

双自由度自调谐吸振器及其吸振特性

研制一种双自由度自调谐吸振器,可在竖直平动和横向摆动两个方向上调节自身的固有频率,实现两个方向的吸振。首先建立该吸振器的力学模型,对其移频特性进行分析,得到在两个方向上的移频特性曲线。其次建立多模态减振系统,对不同安装位置和不同激励频率条件下吸振器的吸振效果进行仿真研究,并与相同条件下的单自由度吸振器的吸振效果进行比较。结果表明,双自由度吸振器具有较大的移频范围,当安装在激励同侧时更有利于发挥其吸振效果,且其吸振效果优于单自由度吸振器。     

浮筏隔振系统多维耦合振动特性分析

针对工程中的浮筏隔振装置,建立了柔性基础上复杂激励多维耦合隔振系统动力学模型。考虑隔振支撑多维波动效应,运用子结构导纳法推导了耦合系统动态传递方程及功率流表达式,给出了系统的功率流谱。数值模拟计算表明,复杂激励隔振系统在低频域出现多个共振峰,在高频域基础的弯曲共振模态及隔振器驻波效应使得系统功率流提高。减小隔振器刚度能明显降低系统功率流但也使驻波效应提前。增加筏体质量可明显降低系统功率流。     

耦合吸振器的正负刚度并联系统的隔振性能研究

基于动力吸振原理,设计了耦合线性吸振器的正负刚度并联隔振系统。建立了系统的动力学方程,运用平均法进行解析求解,推导了动态响应频域解析解和传递率表达式,数值分析了吸振器的质量、刚度和阻尼对耦合系统隔振性能的影响规律,并与正负刚度并联系统进行了比较。结果表明,选择合适参数的吸振器,可在保有正负刚度并联系统的优良隔振性能的基础上,降低一定频域内被隔振体的振幅,减小系统起始隔振频率,扩大隔振频带宽,改善低频隔振效果。     

浮筏及双层隔振装置隔振性能计算与分析

浮筏隔振是从传递路径上控制舰艇机械噪声的重要措施之一。为分析浮筏隔振装置的性能及筏架上设备激励相位差的影响,并与双层隔振装置的效果进行对比,本文基于导纳理论建立了设备-浮筏-安装基座系统的动力学分析模型,对泵组小型浮筏隔振装置进行了数值计算与分析。结果表明,在中高频段,浮筏隔振装置的效果主要取决于设备-上层隔振器、筏架-下层隔振器系统的垂向刚体振动固有频率ω1、ω2,故筏架上单台设备运行时其隔振效果与同固有频率ω1、ω2的双层隔振装置基本一致,而在低频段浮筏隔振装置效果略好;筏架上设备激励的相位差对中高频段传递到基座的振动功率流及振级落差几乎没有影响,但对低频段的振动传递及隔振性能有一定影响。     

磁流变弹性体主动式自调谐吸振器控制系统的研究

为了实现对一种基于磁流变弹性体的主动式自调谐吸振器的减振控制,提出了变步长寻优与反馈控制相结合的控制算法,设计了以TMS320F2812DSP为核心的控制器。利用以上控制系统,在多模态实验平台上进行了吸振器的减振实验研究,结果表明该控制系统能够独立控制磁流变弹性体主动式自调谐吸振器的减振,寻优时间小于15s,并且减振效果良好     

基于子结构模型的平置式浮筏隔振系统功率流传递特性分析

针对大型船用浮筏隔振系统的声学优化设计问题,从振动能量传递角度出发,研究浮筏隔振系统各子结构参数变化对系统隔振性能的影响,分析振动能量由设备机脚经浮筏隔振系统传至基础的传递规律。采用子结构导纳综合法,建立基于弹性基础的多激励源多自由度浮筏隔振系统动力学模型,通过仿真分析不同子结构参数条件下浮筏系统振动功率流传递特性和变化规律。仿真结果表明:平置式浮筏系统中隔振器刚度、机组和筏体质量、弹性基础板厚度等结构参数对传入基础的功率流影响较大,减小隔振器刚度、增加机组设备、增加筏体质量、增大基础板厚度均可有效降低传入基础的振动能量。     

整舱浮筏隔振系统功率流理论与试验研究

采用FEM和SEA方法计算整舱浮筏隔振系统传递的功率流，初步分析整舱浮筏隔振系统功率流传递特性。用间接方法测量了整舱浮筏隔振系统的功率流传递，分析整舱浮筏功率流理论计算和试验结果之间的关系及功率流的传递规律，说明采用FEM＋SEA方法计算整舱浮筏隔振系统的功率流隔振效果在工程上是可行的。     

舰船浮筏混合隔振系统建模及约束输出控制策略

针对舰船内部动力机组浮筏系统低频隔振效果不佳的问题,提出有源前馈控制解决方案。建立由多向扰动振源、分布参数主被动一体式隔振器、中间柔性筏体及弹性安装基础组成的浮筏混合隔振系统结构声传递广义数理模型。基于导纳矩阵理论,定量考虑实际作动器输出的阈值限制,给出浮筏混合隔振系统动态传递特性统一数学模型。从声振能传递与控制角度揭示系统耦合振动机理并给出浮筏系统隔振设计遵循准则。研究表明,力矩激励在浮筏隔振系统能量传输中扮演重要角色,应尽量减少力矩扰动所致能量注入;中间筏体结构柔性及与隔振器内共振的耦合交互作用使中高频段系统隔振性能恶化;全主动控制策略可结合上、下层主动控制策略在低、中高频段的振动控制优势,能实现宽频域内声振能控制最优化。     

多源激励下浮筏隔振系统导纳功率流研究

建立了浮筏隔振系统的振子力学统计分析模型，使用导纳功率流的方法研究了隔振系统的振动响应和振动功率流特性，并通过数值方法分析了筏体和隔振器参数变化对传递到基础结构功率流的影响。分析结果表明：增大基础厚度、减小系统中耦合元件的耦合刚度和增大筏体质量可以有效控制系统的传递功率流。     

空间复杂激励下柔性耦合系统振动功率流传递特性研究

本文针对现代工业中的动力设备的振动和噪声控制问题 ,建立六维空间单层[1] [2 ] 弹性浮筏的多机组隔振理论分析计算模型 ,导出了弹性浮筏传递功率流的表达式 ,从振动能量传输的角度来评价浮筏系统隔振效果 ,绘制了功率谱曲线 ,揭示机组的质量 ,筏架阻尼等结构参数以及各个方向的力和力矩对功率流传递的影响 ,给出了浮筏设计中结构参数选择的一般准则。     

周期桁架结构浮筏隔振特性分析与实验研究

利用周期结构特性和波形转换作用,提出一种新型周期桁架结构浮筏。首先利用有限元方法建立浮筏结构的数值模型并计算其频响特性,通过频响函数综合建立包含机组、浮筏和基础的振动传递模型,在隔振系统中评价新型桁架浮筏的性能,然后在此基础上,对新型桁架浮筏隔振系统进行实验验证。结果表明：周期桁架结构浮筏比传统浮筏能够更有效地抑制振动传递,组成浮筏隔振系统后,在与浮筏上下层隔振器的共同作用下,整个隔振系统在更宽的频段内对振动传递产生抑制作用。     

周期桁架浮筏系统的隔振特性研究

研究了周期结构对桁架浮筏隔振系统振动传递的衰减特性,首先利用有限元方法计算周期桁架浮筏的频响特性,并将其与传统浮筏进行比较。然后,为在隔振系统中评价周期结构浮筏的性能,运用频响函数综合法建立整个系统的振动传递模型,计算频响函数。仿真分析表明：周期桁架浮筏较传统浮筏更有效地抑制振动的传递,当与设备组成一个隔振系统之后,在与浮筏上下层隔振器的共同作用下,整个隔振系统能在一个宽频段内对振动传递产生更好的抑制作用     

船用水泵机组的隔振设计与动态特性分析

根据某船舶设计中提出的减小机械设备的振动传递、降低水下噪声的要求,针对该船舶的水泵机组所具有的特点,进行了隔振浮筏的设计.通过有限元分析软件ANSYS,建立起水泵机组浮筏系统的动力学模型,计算分析了浮筏筏体的振动模态以及整个隔振系统的传递特性,探讨了提高隔振性能的方法,从而改进了设计.文中将计算分析结果与实测试验结果进行了比较,讨论了影响计算精度的若干方面,得出了一些有意义的结论.     

船用空压机组隔振设计与抗冲击性能分析

根据某船舶设计中提出的减小空压机组的振动传递、降低水下机械噪声的要求,针对机组所具有的振动激励特性,进行了隔振浮筏装置的设计.利用有限元分析软件ANSYS,建立了空压机组浮筏装置在陆上台架以及装船后的动力学分析模型,计算得到了隔振系统的各阶模态,分析了系统的振动传递特性以及对于冲击的响应特性,探讨了提高船舶设备隔振与抗冲击性能的途径.     

冲击损伤对浮筏隔振系统固有频率影响的数值分析

浮筏隔振系统的固有频率是影响其隔振性能的重要指标之一。浮筏受到较强冲击荷载作用时隔振系 统可能会出现损伤。采用数值计算的方法初步研究了冲击造成的损伤对浮筏固有频率的影响,分析了筏架材料刚 度退化、减振器破坏等因素对浮筏隔振系统固有频率的影响程度。     

浮筏隔振系统的非共振响应分析

建立了筏架和基础板均为弹性体的浮筏动力学方程,分析了隔振器的非线性刚度对系统动态特性的影响。在线性条件下,通过刚柔耦合软件仿真,验证了建模理论的合理性,并通过功率流方法,对结构能量的传递进行了分析。在非线性条件下,隔振器具有立方非线性的刚度项,利用多尺度法研究系统发生内共振等条件,同时通过数值方法计算分析了系统在单频和多频激励下的非共振响应。研究结果表明:线性和非线性条件下的柔性浮筏隔振系统,其动力学特性区别明显。非线性条件下,筏架的刚柔程度显著地影响系统特性,而线性条件下的低频段,该影响较小。同时非线性条件下的系统存在较为复杂的谐波及倍周期现象。