基于最优时延反馈控制的主-被动非线性隔振方法研究

非线性隔振系统的有效隔振频率区间要求越过跳跃区间,大于向下跳跃频率.然而,在跳跃区间内,当系统响应振幅位于幅频曲线的非共振支上时,系统具有隔振效果,问题在于如何将振幅保持在非共振支上.当初始条件或激励频率变化使系统响应幅值位于共振支时,提出利用最优时延反馈控制将幅值从共振支切换至非共振支.时延反馈控制虽然使系统处于混沌状态,但振幅得到了充分降低.待混沌状态稳定,且系统状态位于趋向于非共振支的流域中时,撤除反馈控制,系统将恢复简谐振动且振幅最终落在非共振支上,实现了在跳跃区间内的有效隔振,从而拓宽了非线性隔振的频率区间.通过数值仿真计算,验证了本方法的有效性;同时,也证实了基于最优时延反馈控制和准零刚度的非线性隔振系统适用于低频隔振.     

非线性被动隔振器刚度特性研究

为了探讨最佳的非线性被动隔振机构,针对滚子和球面接触式的非线性被动隔振系统进行了刚度建模、分析。并建立系统的ADAMS动力学模型。对模型进行了参数分析,探讨了机构各主要参数对其性能影响,并发现机构隔振性能随被隔振物体质量变化调整的主要参数。研究成果有助于非线性隔振器及非公路车辆座椅悬架隔振设计。     

硬特性非线性隔振装置混沌动力学特性研究

针对非线性隔振原理设计出硬特性非线性混沌隔振实验装置,对以钢板、橡胶材料为隔振元件的非线性隔振系统进行了实验研究,实验得到了该装置的力学性能参数。通过数值计算得到了该装置的动力学行为。计算结果表明该装置从周期分岔逐渐进入混沌状态,线谱也从单一频谱结构变为宽频谱结构,且在混沌区域内对线谱有明显的隔离效果。     

一种准零刚度隔振器的特性分析与实验研究

将五个线性弹簧并联组合,设计出一种具有高静态刚度、低动态刚度的非线性低频隔振器。分析了系统的刚度特性,给出了系统的准零刚度(QZS)条件。利用谐波平衡法分析了系统的动力学特性,得出了系统的力传递率,并分析了阻尼及激励力对系统传递率的影响。为了验证QZS系统的隔振性能,进行了一系列的实验研究。实验结果表明,QZS隔振器的低频隔振性能明显优于相应的线性系统。     

基于主动阻尼的屈曲梁准零刚度隔振技术研究

准零刚度(QZS)隔振系统具有高静刚度-低动刚度的特性,能够对低频振动进行有效抑制,而主动阻尼能够显著降低系统的共振峰值同时保持系统高频传递特性不变.因此,将准零刚度隔振系统与主动阻尼相结合,可以有效提升系统的超低频隔振性能.以屈曲梁准零刚度隔振器为研究对象,基于系统动力学模型,引入主动阻尼控制策略,通过理论分析研究了...     

非线性隔振系统反馈控制动力学特性研究

建立含速度反馈控制的两自由度非线性隔振系统模型,推导系统的幅频特性关系式;研究反馈控制增益对幅频特性曲线的影响,得到曲线共振峰随反馈增益变化的规律。当增益增大时,共振峰左移并逐渐消失,本质上反映了该反馈对大幅值振动的抑制过程。通过计算分析反馈控制时系统的Lypunov指数谱随控制参数变化的规律,得到可用于系统混沌控制的参数范围,表明系统在一定的参数条件下可以处于混沌状态和周期状态。通过实验研究观察到系统出现的基频和超谐波响应,通过控制可以使得线谱成分得到有效降低,从而可为非线性隔振系统混沌控制和设计提供有益参考。     

几何非线性空间梁的动力学建模与实验研究

建立了大变形细长空间梁的几何非线性动力学模型,并通过动力学实验验证建模理论的正确性。首先用曲梁中线上任意一点的3个绝对位置坐标和横截面的3个姿态角描述横截面的位置和姿态,建立了应变和曲率与位置坐标、姿态角的关系,在此基础上基于中线切线与横截面法线重合的假设,对节点广义坐标进行缩减,简化了动力学模型。用虚功原理建立了大变形细长空间梁的动力学方程,将该方法的计算时间与现有大型工程软件(LS-DYNA)进行比较,验证了方法的有效性。引入运动学约束方程,建立了气浮台和柔性空间梁系统的多体系统动力学方程。在大变形情况下,开展了气浮台和柔性空间梁系统的刚-柔耦合动力学实验,验证了几何非线性空间梁动力学模型的准确性。     

立方非线性隔振系统动力学特性与设计分析

目的研究非线性隔振系统的动力学行为。方法以立方非线性系统为研究对象,研究了阻尼系数?、无量纲参数R对放大倍数的影响规律,并进行了隔振设计。结果随着阻尼系数?和无量纲参数R的增大,放大倍数峰值减小。结论系统的非线性行为有利于系统隔振性能,即便阻尼系数等于0的情况下,也不会出现放大倍数无穷大的情况;系统阻尼的增加,有利于改善隔振性能。     

杠杆式隔振器的理论模型及隔振特性研究

提出一种可通过调节杠杆比来提高隔振性能与隔振带宽的新型杠杆式隔振器,由杠杆子结构和质量-弹簧-阻尼单元构成。建立了杠杆式隔振器的理论模型,基于拉格朗日方程得到了运动微分方程,推导了位移传递率表达式。研制了杠杆式隔振器原理样机,研究了杠杆自由端配重质量、杠杆比以及非线性阻尼对杠杆式隔振器隔振性能和隔振带宽的影响规律,试验结果验证了理论建模与仿真结果。研究结果表明,杠杆自由端质量可提高隔振性能与隔振带宽,通过调节杠杆比可方便调节隔振带宽和性能。增大阻尼可有效地降低隔振器传递率。该研究对杠杆式隔振器的设计与应用具有一定的指导意义。     

几何非线性黏性阻尼隔振系统动力学特性研究

针对舰船设备用隔振系统中普遍存在的非线性特性,建立了包含非线性刚度、库伦阻尼和几何非线性黏性阻尼的非线性隔振系统数学模型,采用平均法进行解析求解,根据Routh-Hurwitz判据得到系统稳定性边界条件,综合研究了线性阻尼、库伦阻尼和和几何非线性黏性阻尼对系统幅频响应和稳定性的影响规律;对非线性隔振系统进行了避跳参数设计,分析了系统参数对避跳边界的影响;通过振动试验进行验证。结果表明:线性阻尼、库伦阻尼和几何非线性黏性阻尼对降低软、硬隔振系统幅频响应峰值,提高系统稳定性都有积极作用,但由于库伦阻尼的“锁定”特性导致硬特性隔振系统幅频响应出现“频率岛”现象,系统稳定性未能得到有效改善,但库伦阻尼有效降低了软特性隔振系统幅频响应峰值,提高了系统稳定性;几何非线性黏性阻尼对降低幅频响应峰值,提高系统稳定性均具有显著作用,同时不会出现“频率岛”现象。     

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。     

一种准零刚度车载隔振系统的设计与试验研究

针对车辆行驶工况环境以及振动频率,研制了一种空间占比小、安装方便的准零刚度(quasi-zero-stiffness,QZS)车载隔振系统.将垂向弹簧与两个对称的负刚度结构并联,负刚度机构用于刚度校正,通过静力学特性分析,初步确定了系统在平衡位置具有准零刚度的参数条件,在推导中引入了加工误差系数,分析了加工误差系数对系...     

矩 形 截 面 阻 振 质 量 隔 振 效 果 分 析

摘　要：基于能量法建立了矩形截面阻振质量-平板结构的振动分析模型,利用Rayleigh-Ritz方法对结构在外部载荷作用下的动力学响应进行计算。分析了单级阻振质量、多级阻振质量和矩形环路阻振质量带的隔振性能,以及阻振质量的结构参数对其隔振性能的影响。计算和分析结果表明,结构受到中高频激励时,阻振质量对振动的隔离效果显著;增加阻振质量的重量、阻振质量重量不变的情况下增加截面高度可以提高阻振质量的隔振量。     

新型永磁隔振器的隔振性能分析与实验研究

在超精密加工、IC制造、光学、高端的物理及化学试验中,隔振器已经成了许多设备的一个关键部件,隔离来自地面和设备内部的振动。随着稀土永磁材料的迅速发展,永磁隔振器已成为国内外研究的热点之一。本文将采用环形永磁体提出了一种新构型的永磁隔振器;根据环形永磁体的磁力和刚度的解析模型对隔振器的隔振性能进行参数化分析,确定了该隔振器磁环的结构参数。作为新型永磁隔振器的试验研究,搭建了永磁隔振试验台,通过理论计算和试验证实了该磁浮隔振器在其最大承载能力时具有良好的低频隔振性能。     

新型超低频非线性被动隔振系统的设计

通过分析正负刚度并联隔振机理,设计了一种新型超低频被动隔振系统。该系统采用负刚度机构与正刚度弹簧并联,具有较高的支撑刚度和极低的运动刚度,且系统刚度呈现非线性,解决了传统被动隔振系统存在的超低频隔振难题。通过对该系统力学特性进行分析,给出了系统刚度表达式及在平衡位置处的零刚度条件,为新型超低频非线性隔振器的设计提供了理论指导。     

二级偏块振动磨主隔振机理研究与试验

针对现有超细粉碎中物料团聚及不细化的瓶颈问题,进行具有强非线性激振功能的二级偏块振动磨主隔振机理研究,样机主振系统采用非线性硬特性线变节距橡胶涂层复合弹簧,使其刚度具有随振强变化而变化的特性,以适应主振系统储能节能和稳定工作的需求;隔振系统采用具有高内阻的环形橡胶复合弹簧,使主振弹簧传递的高振强,通过隔振系统得到大部吸收;样机试验测得系统的加速度时域曲线和功率谱曲线,显示出主振与隔振系统对高振强的利用与隔振的非线性作用效果;初步实现超细颗粒的解团聚和颗粒细化问题,使目前采用粉碎法对超硬粉体进行超细粉碎徘徊在微米级水平上的现状得已突破;试验取得输入d(0.5):10μm、输出d(0.5):0.175μm的阶段性成果。     

流体隔振器中干摩擦对隔振特性影响分析

从物理机理出发，用双线性滞后模型描述了隔振器中密封件与活塞缸壁之间的干摩擦作用，利用谐波平衡法对系统频域特性进行了分析，解释了实验中隔振性能受激励幅值影响的现象。同时还对影响隔振平台性能的参数进行了分析，为流体作动器隔振平台设计和使用提供参考依据。     

冗余六自由度并联隔振平台多维隔振性能研究

隔振平台能够抑制动载设备在转场运输及工作过程中受到的各种振动冲击,使其保持最佳的使用寿命和工作精度;针对应用于动载设备的隔振平台存在着负载质量轻、隔振维数少以及低频隔振效果不佳等问题,提出了一种液压冗余式、主被动复合支撑的六自由度并联隔振平台,结合并联隔振平台参数化的主被动混合隔振数学模型和模糊PID复合控制算法,针对...