船舶推进轴系变结构控制

以船舶主推进轴系为研究对象,在变结构控制理论和设计方法的基础上,对主推进轴系的变结构控制方法进行研究。考虑到推进轴系在螺旋桨处的位移响应最大,在螺旋桨部位设置主动控制作动器,对推进轴系进行振动控制,并以主推进系统的弹性体动力学模型为基础,建立系统的变结构控制方法。采用单位向量控制形式的最终滑动模态控制器,并采用二次型最优控制理论设计最终滑动模态的切换函数。最后以一个带有六个弹性支撑的推进轴为例进行仿真计算。实例分析指出:变结构控制对于推进轴系的振动控制具有显著的效果。     

核电百万千瓦级汽轮发电机轴系振动模拟试验研究

本文以独特的、自行设计的支承刚度可变的多功能模拟轴系为具体的研究对象，对百万千瓦级汽轮发电机组的动力特性进行分析，分析不同支承方式引起轴第临界转速的变化，不同支承刚度对轴系振动的影响；轴系扬度曲线对轴系临界转速的影响，以及不对中安装对轴系振动的影响。     

含非线性部件的船舶推进轴系自由振动解析

通过分析含非线性元件的扭转振动数学模型特点,建立单一质量点的非线性扭转振动方程,从而推导得到多自由度系统非线性扭转振动通用方程。研究谐波平衡法以及摄动法在求解非线性系统的优缺点,提出采用摄动-谐波法求解多自由度系统非线性振动方程,推导得到自由振动通用计算公式,为求解非线性多自由度系统自由振动提供了一定的理论指导和参考。     

船舶推进轴系抗冲击动力学建模与仿真

本文基于ANSYS环境提出一种船舶推进轴系动力学仿真方法，并首次探讨了主机在轴系动力学仿真中的影响。文中从模态分析和瞬态动力学分析两个方面人手，比较了带主机轴系模型与不带主机轴系模型在动力学分析中的差异。并通过一个工程实例，验证了该方法的适用性。     

主推进轴系振动特性和冲击响应预估

１　前　言近代舰船由于各种原因,产生严重艉部振动的现象时有发生,导致该种现象的因素很复杂,其中不乏由主推进轴系引起的振动,因此,在轴系设计阶段精确预估轴系的振动特性和动态响应显得越来越必要了。从７０年代后期起,很多研究包括转子数学模型和方程的求解已经做了大量工作。如最常用的传递矩阵法［１］、运用有限元技术,写出转子振动微分方程,并由子结构或模态方法缩减自由度数目［２］［３］。在舰船设计和评估中,冲击响应是一个重要的参数,最常用是冲击试验来模拟各种冲击条件,如可用跌落式冲击机进行冲击激励,但由于…     

船舶推进轴系纵向振动抑制研究

针对船舶轴系的纵向振动情况,建立“螺旋桨—轴系”纵向振动的动力学模型,并推导出其前3阶模态振型。同时,建立轴系的有限元模型,并将计算结果与解析解进行对比。提出用动力消振的方法对船舶轴系的纵向振动进行抑制。通过对实际转速下轴系纵向振动情况的仿真模拟,发现在船舶正常工作范围内,轴系的实际振动状况与其1阶模态十分接近,于是利用轴系纵向振动的响应在其第1阶模态处进行截断,列出轴系加装动力吸振器之后的动力学微分方程,并推导出加装动力吸振器后系统的响应表达式。针对系统的响应公式,设想利用磁流变弹性体材料制作宽频动力吸振器,并进行简单的概念设计。提出的设计方案为船舶推进轴系振动抑制提供一种新的思路。     

船舶推进轴系动态负荷测量方法研究

船舶推进轴系在运转中承受着复杂的负荷和应力,良好的承载状态对船舶长期安全航行具有重要意义。本文设计了一种基于应变片的无线遥测系统,可以实现不同对中状态下的轴系动态负荷测量。根据不同截面测得的应变数据结合建立的单支点负荷计算模型,可求得各轴承的实际负荷。在搭建的轴系缩比试验台上测得的负荷值与通过有限元模型仿真求得的负荷值相差不大,证明了该测试方法的可靠性。     

螺旋桨推进轴系摩擦自激扭转振动研究

螺旋桨推进轴系中,转子扭转振动和轴颈-轴承非线性摩擦的耦合可诱发自激振动。为研究轴系摩擦自激扭振的形成机制和基本规律,采用速度依赖型的Stribeck摩擦模型描述轴承-轴颈的动摩擦特性,通过拉格朗日方程和主振型叠加法建立了推进轴系摩擦自激扭振的非线性动力学模型。其后利用多尺度法分析了自激扭振发生的临界参数条件和基本规律,运用数值积分方法进行了动力学响应计算,并研究了主要物理参数对轴系摩擦自激扭振产生条件的影响。研究方法和结果可为推进轴系系统设计提供必要的理论参考。     

推进轴系橡胶艉轴承刚度等效研究

研究推进轴系橡胶艉轴承刚度等效方法,给出重力作用下的轴系艉轴承的等效支承位置及刚度。建立转轴-轴承非线性接触有限元模型,获得轴承表面压力和位移分布,然后采用单点、多点支承模型进行刚度等效。结果表明,单点支承等效可以较为准确地描述转轴位移,但转角不够准确;5点支承等效较单点支承等效具有更高的精度,可以较为准确地描述轴系变形,而且动刚度等效也能较准确地描述频响特性(微幅振动条件下),尤其对于低频区域(小于60 Hz),与转轴-轴承接触模型的计算结果几乎一致。     

船舶推进轴系纵振动力吸振器设计及参数影响规律研究

摘要：本文提出一种并联安装在船舶轴系上的纵振动力吸振器的设计方法,其中船舶轴系与动力吸振器构成主从系统,实现振动能量在主系统上发生转移,实现抑制主系统共振的目的。首先对船舶轴系的纵向振动进行固有频率和模态分析,其次采用模态截取和模态综合法建立了考虑船舶轴系作为弹性连续体情况下的轴系-动力吸振器混合动力学系统模型,最后给出从螺旋桨激励力传递到推力轴承基座端的动力放大系数解析式,并对动力吸振器的设计参数影响规律进行研究,为减小船舶轴系纵向振动的动力吸振器设计提供了理论依据。     

船用低速五缸柴油机推进轴系扭振性能的改进与计算

国内的低速柴油机制造厂 ,船舶设计部门、造船厂和船东好象已经有一种共识 :艉机舱推进轴系使用低速五缸柴油机作主机时 ,都要用扭振减振器。但是 ,只要在设计时合理选用柴油机转速 ,并采用高强度低合金钢来制造中间轴 ,这类轴系大部分是不需要扭振减振器的。     

考虑人-结构相互作用的楼盖振动控制研究

探讨了采用多重调谐质量阻尼器(MTMD)系统对楼盖考虑和不考虑人-结构相互作用时的振动控制。每个静止的人和调谐质量阻尼器(TMD)都作为单自由度动力系统附加在楼盖控制模态上,得出了人-楼盖-MTMD系统耦合振动方程,通过对该方程的傅里叶变换和静力缩聚法,得到了以无量纲参数表示的楼盖加速度响应。运用遗传算法,以楼盖的加速度响应最小为条件对MTMD系统进行优化,得出了对应不同MTMD系统质量比和楼盖阻尼比的无量纲设计参数(频率比和阻尼比)。通过对不考虑和考虑人-楼盖相互作用的楼盖减振控制效果进行对比,提出了考虑人-楼盖相互作用的楼盖MTMD系统的设计建议。另外,对MTMD系统由于楼盖模态质量、自振频率以及MTMD阻尼的变化所导致的去谐效应进行了讨论。最后总结了考虑去谐效应的MTMD系统的设计方法。     

单模态振动机构输入整形振动主动控制研究

小阻尼单模态振动机构的动力学特性表现为长时间减幅振动特性,如果仅仅采用小冲击的输入信号来抑制系统的振动,就可能降低系统的响应速度。为了有效解决这一问题,将时滞环节引入控制系统中,提出PD结合输入整形控制策略,研究在S型曲线输入信号作用下PD结合输入整形控制系统的振动特性,定量分析输入整形对单模态振动机构振动幅值的作用规律。在相同反馈增益的情况下与PD反馈控制相比较,PD结合输入整形控制系统的响应无超调,而且输入整形在半个振动周期内消除单模态振动机构的残留振动,从而减小了系统的稳定时间,提高了系统的响应速度。     

双振动台随机振动综合控制研究

阐述了应用于双振动台随机振动综合控制系统的理论框架和试验控制方法。在不考虑互谱的情况下，本文提出一种新的比例均方根修正算法，能够快速平稳地使控制谱得到收敛，并满足参考谱的要求。同时针对多点加权综合控制的问题，首次提出了用最优条件数选取主控矩阵的方法，该方法具有最优的数值稳定性，可实现综合控制的所有要求。试验结果表明各项控制精度均满足实际工程要求。     

基于驱动谱修正迭代控制算法的三轴振动控制研究

对三轴振动试验系统进行分析,研究了多输入多输出功率谱复现控制算法。利用HV频响函数估计法对系统进行辨识。针对系统频响矩阵为长方阵并出现奇异点的情况,采用奇异值截断法保证算法的稳定性,并运用迭代控制算法修正驱动谱提高振动控制的精度。通过三轴向振动台与集成该算法的多输入多输出振动控制器进行三轴向振动试验。实验结果表明:基于HV频响函数估计法修正迭代控制算法进行振动试验对功率谱的复现具有较好的精度和工程实用性。     

化工管路系统的耦合振动主动控制研究

采用特征线法获得阀门启闭动作产生的水击耦合响应瞬态规律,对化工管路系统进行了主动控制研究;通过非线性优化得到阀的优化启闭规律,为了能在工程上实现,对优化启闭规律采用自适应神经模糊推理方法处理,压力幅值与最优规律的最大差值为8kPa;利用阀的ANFIS启闭规律,测试管路末端的压力下降了13.04%之多,验证了阀的启闭动作的优化能有效地降低了压力峰值,对于水击振动的主动控制有效性。     

基于跟踪滤波的自适应振动控制

针对频率周期振荡的振动系统讨论自适应控制问题,在频率跟踪的基础上对频率变化的振动响应进行控制,给出相应的估计、滤波与控制方法。首先在子空间辨识原理的基础上,通过测量信号自相关序列的递推运算获得信号频率;然后根据估计频率实时调整带通滤波器的中心频率,使其跟踪信号频率,实现信号分量的跟踪滤波;最后在LMS 方法的基础上构造     

双金属复合翅片管振动特性的研究

双金属复合翅片管是一种高效传热元件,容易发生流体诱导振动破坏,对其进行振动模态理论分析具有重要的工程指导意义。针对双金属复合翅片管的结构特征,将其简化为串、并联刚度系统,采用组合截面等效弯曲刚度、等效扭转刚度和等效抗拉压刚度,并结合等效质量和等效转动惯量的方法,对其弯曲、扭转和轴向振动模态进行理论解析。为了验证理论分析方法的准确性,对双金属复合翅片管的振动模态进行了实验测试和有限元分析。研究了翅片几何参数对双金属复合翅片管振动频率的影响规律。结果表明,对于矩形翅片形式的钢铝双金属翅片管,其弯曲、扭转和轴向振动频率均随翅片高度和翅片厚度的增大而减小,随翅片间距的增大而增大。     

The coupled vibration characteristics of a spinning and axially moving composite thin-walled beam

This article focuses on the coupled vibration characteristics of a spinning and axially moving composite thin-walled beam. Dynamic equations of the coupled vibration problem are built by Hamilton's principle. Galerkin's method is employed to solve the equations. The combined effects of spinning angular speeds and axial speeds on natural frequencies of the beam are studied specifically. Some interesting conclusions about the critical axial speed and critical spinning angular speed are proposed. Numerical simulations are performed to discuss the influences of spinning angular speeds, axial speeds, length- and thickness-to-radius ratios and fiber orientation angles on vibration characteristics of the beam.     

力限控制在振动试验中的应用研究

传统航天器加速度响应控制振动试验是根据特定的加速度规范,控制振动台台面加速度,这种试验方法会在试件固有频率处产生过试验现象,力限振动试验可以有效地缓解这种过试验.本文基于简单二自由度模型给出了详细计算力限条件的方法,在此方法基础上,推导出了航天器试件支架与振动台台面间力谱和加速度谱,并对试件支架进行力限正弦振动试验和力限随机振动试验,实验结果表明：与传统加速度响应控制方法相比,基于简单二自由度模型力谱条件的力限振动控制试验能够更加真实模拟动力学环境,有效缓解振动过试验,可以为航天器振动试验提供很好的试验依据。