双面TiNi形状记忆合金环阻尼器的振动响应特性

应用两组奥氏体态TiNi合金环作为耗能元件设计了一种新型阻尼器。介绍了该阻尼器的结构特点及工作原理,利用振动台试验测试了合金环层数、纵向预变形及载荷对该阻尼器的振动响应特性的影响。研究结果表明,该阻尼器具有较复杂的振动响应变化规律,不同于单自由度系统,在低频段(0~10Hz),振动过程传递率始终小于1,即始终处于隔振区,表明此时该阻尼器具有优良的减振能力;同时增加合金环层数和纵向预变形可有效改善其减振效果。     

地铁钢轨短波长波磨形成原因分析

国内某地铁线路运营后曲线轨道出现了短波长钢轨波磨现象,通过力锤敲击法对不同扣件轨道动态特性进行了测试。利用ABAQUS建立了轮轨三维实体有限元模型,分析了轮轨耦合模态特性以及白噪声激励时轨道频响特性。结合试验和仿真结果,分析了轮轨结构动态特性与短波长钢轨波磨之间的相关性。研究结果表明：普通扣件和减振扣件轨道钢轨波磨主波长分别为30~63 mm和40~50 mm;白噪声激励下,两种轨道分别在450~920 Hz和570~720 Hz范围内的敏感共振频率与列车通过钢轨波磨频率(454~954 Hz和572~715 Hz)相吻合;线路轨道短波长波磨的产生主要与轨道结构高频固有特性相关,轨道短波长波磨通过频率与轮轨耦合模态频率相近,其模态振型表现为轮对弯曲扭转的同时,伴随钢轨相对轨道板的垂向弯曲振动,轮轨耦合高频模态特征加剧短波长波磨的发展。     

某型叉车悬置支架的刚度分析

动力总成悬置支架的刚度对减振垫的隔振性能有一定影响。设计的悬置支架需要有足够的刚度,支架的刚度可用一阶模态的固有频率大小来评估。文中以某型叉车支架作为研究对象,通过有限元计算支架的模态,发现一阶固有频率偏低,改进提高一阶固有频率后,将两种支架分别安装并测试支架的振动和减振垫的传递率。结果表明支架刚度的提高降低了传递率,并改善了振动情况。     

高速轨道结构振动及传递特性

高速列车的快速发展使板式无砟轨道得以广泛应用。利用有限元分析软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK,建立车辆-弹性轨道耦合动力学模型,分析车辆运行的安全性和平稳性,研究轨道系统的位移、加速度、加速度功率谱密度、载荷特性,以及不同速度对轨道系统的振动影响,并对系统振动的主要影响因素进行初步探究。结果表明,轨道结构的垂向振动位移、加速度及载荷在由上至下传递过程中呈递减趋势,且钢轨到轨道板的衰减幅度大于轨道板到底座;轨道系统的振动能量主要集中在0~150 Hz范围内,大于300 Hz的钢轨振动能量经扣件衰减后基本未被向下传递,且速度升高,功率谱密度峰值出现的位置向右移动;速度为300 km/h时,钢轨垂向加速度功率谱密度小于100 Hz的峰值频率主要与钢轨固有模态有关,大于100 Hz的峰值频率呈倍频关系,且与轨道系统固有属性相关。联合仿真提高了研究效率,揭示了车辆-轨道系统的垂向振动特性及传递规律,为工程应用提供了参考依据。     

基于整体车架模态分析的悬置支架优化设计研究

针对某挖掘机发动机悬置系统振动放大问题,通过采用试验测试和计算机仿真的方法,评估并优化了其隔振性能。分析了对应的加速度频谱及该悬置系统在290 Hz等频段的共振问题,采用整车架模态分析方法实现了故障再现;根据仿真结果,对悬置支架和车架进行了优化设计,并对该优化方案进行了试验验证。研究结果表明:有问题的悬置3点振动传递率得到优化,达到了减振目标;悬置2点传递率出现略有升高的情况,而该位置的振动加速度峰值在优化后得到大幅降低;传递率升高是整体加速度略有增加引起的。     

星载飞轮双状态隔离用变刚度摩擦阻尼器

为了有效抑制星载飞轮在轨姿态调整过程中输出的微振动,并改善发射过程中的动力学环境,提出一种变刚度摩擦阻尼器。根据星载飞轮在轨工作阶段和主动发射阶段的实际载荷条件,采用谐波平衡法得到频域力/绝对位移传递率曲线,并通过实验方法对所得传递率曲线进行了验证。实验结果表明:变刚度摩擦阻尼器在谐振频率处能够提供较大阻尼,将放大系数控制在较小范围内,实测结果和理论解吻合较好。研究结果表明:在轨工作阶段小载荷作用下,变刚度摩擦阻尼器能有效抑制飞轮输出微振动,在保证高频段隔振性能的同时,力传递率峰值约为6.5;在主动发射阶段大载荷作用下,绝对位移传递率峰值约为2.3。由此可见,变刚度摩擦阻尼器能同时兼顾飞轮在不同工作阶段载荷条件变化的影响,显著抑制其动态响应。     

地铁钢轨波磨演化过程中的特性分析

调查分析了广州某条地铁线路轨道短波长钢轨波磨现象形成原因。首先,现场测试了线路钢轨波磨状态,对比分析了采用相同车辆结构和运营条件的另一条地铁线路钢轨波磨特征的差异。然后,基于地铁轮对-轨道高频相互作用线性理论和钢轨磨损理论,建立了钢轨波磨频域分析模型。最后,基于力锤敲击测试方法获得了轨道结构动态特性,利用钢轨波磨频域模型计算分析了地铁车辆通过半径800 m曲线时的钢轨磨损率特征。结果表明:(1)地铁线路采用的GJ-III型减振扣件和DTVI型普通扣件长轨枕轨道在大半径(大于等于800 m)曲线均出现了30~40 mm波长钢轨波磨现象,其产生不是由轮对固有模态特性所致。(2)当车辆以90 km/h速度运行时,仿真获得的轨道钢轨磨损率在1030~1130 Hz和620~840 Hz范围表现最大,易萌生22~24 mm和28~40 mm波长波磨;仿真结果与现场测量的钢轨波磨特征吻合。(3)轨道垂向位移导纳值在620~840Hz高频段表现低是导致该地铁线路出现30~40 mm短波长波磨的主要原因。     

悬架弹性元件对悬架振动传递特性的影响

为了分析研究橡胶元件减振隔振的机理,在线性假设的前提下,用复刚度表示悬架弹性元件的刚度,在车身车轮双质量1／4振动模型的基础上建立悬架系统中的橡胶弹性支承元件影响的1／4车振动模型,并利用该模型详细论术了橡胶元件对悬架振动传递特性的总体影响,指出其能减小车身部分固有频率附近的传递系数,增大车轮部分固有频率附近的传递系数,明显改善高频段的隔振性能。     

大功率涡桨发动机隔振系统设计与试验

针对涡桨飞机飞行中发动机振动剧烈的问题,以降低发动机振动向飞机机体的传递为目的,基于橡胶隔振原理设计了一种全尺寸大功率涡桨发动机隔振系统。以刚性边界支撑条件下力的传递率为隔振性能评价准则,设计了涡桨发动机隔振性能试验系统,通过试验方法研究了不同激励对隔振系统隔振性能的影响。试验研究结果表明：发动机在70 Hz处不同峰值载荷的一阶激励,隔振效率达到95%以上;发动机在15~2 000 Hz内不同均方根值的随机激励下,隔振效率达到75%以上;由相位差法测试得到系统的损耗因子大于2.2。可见,该隔振系统具有优良的阻尼性,本研究可为涡桨发动机隔振系统设计与性能验证提供技术支撑。     

无人机惯导减振系统设计及其支架拓扑优化

支架作为惯导减振系统的重要组成部分,其动态特性对惯导减振系统的影响不可忽视。以某型号无人机惯导减振系统为例,根据其动态特性要求,对该系统的减振器参数进行了设计与工艺匹配;其次,基于变密度法对支架进行了拓扑优化,质量减少了19.9%,系统的一阶固有频率由57.09 Hz提高到58.76 Hz。最后,分别进行了惯导减振系统线振动和角振动实验,实验结果表明:优化后惯导减振系统的谐振频率为55 Hz,最大加速度传递率为2.2,-3 d B带宽在30~40 Hz范围内,相位滞后在5.16°~9.17°内,均满足设计要求。说明该惯导减振系统的设计及其支架拓扑优化方法是有效的。     

地铁先锋扣件和普通扣件整体道床轮轨动力特性对比研究

针对地铁普通扣件和先锋扣件不同的结构和支撑特性,分别建立两种扣件系统的动力学模型,基于车辆-轨道耦合动力学理论,对比分析了两种扣件系统的轮轨动力特性及其差异。结果表明:相比于普通扣件,先锋扣件由于具有较低的垂向刚度,钢轨垂直位移较大;同时,安装于轨腰的橡胶支撑作用区离钢轨质心较近,形成的扭转刚度和阻尼较小,钢轨扭转位移较大。通过钢轨焊接接头不平顺时,与普通扣件轨道相比,先锋扣件轨道轮轨垂向力波动衰减要快,先锋扣件轨道钢轨在低频15～30Hz处振动略有增加,但在40～70 Hz范围大幅衰减,这有利于车辆轨道系统的减振。     

动力机组双层隔振系统新型隔振器设计及研究

针对某动力总成双层隔振系统,建立了将试验台的机组及构架均视为柔体的双层隔振系统仿真模型,通过模态测试验证了模型的准确性,分析了隔振器三向刚度变化对系统隔振特性的影响;基于Mooney-Rivlin模型,分析了不同开槽角度及宽度对橡胶隔振器三向刚度的影响,完成了新型隔振器设计。通过振动测试实验验证了新型隔振器对系统隔振性能的提升效果。研究表明:隔振器水平刚度变化对系统隔振性能影响不大,水平刚度降低主要引起系统振动速度及传递力响应在低频段的移频,对高频段基本没有影响;降低隔振器垂向刚度虽会在一定程度上增大系统低频段(对应机组启停工况)的振动烈度,但能够有效地降低系统中、高频段(对应机组正常运行工况)的传递力。     

车站减振CRTSⅢ型板式无砟轨道动力特性试验研究

为研究京雄城际铁路雄安站减振CRTSⅢ型板式无砟轨道的减振特性，进行了橡胶材料试验、落轴试验及现场行车试验。从轨道理论减振性能、轨道内部振动分布规律及传递机理、车站现场振动响应等多维度，依据橡胶硬度、加速度时频特性、振动插入损失及候车厅振级等指标，研究了减振无砟轨道的作用机理及振动控制效果。结果表明：减振CRTSⅢ型板式轨道采用的橡胶减振垫在室温下平均硬度为48.5，理论上可实现对35.65 Hz以上振动的控制；落轴引起的振动在减振无砟轨道结构中自上至下传递时高频分量衰减迅速，随着与落轴点距离的增大，轨道振动先减小后增大；相比普通无砟轨道，减振无砟轨道的底座板振动插入损失接近10 dB；采用减振CRTSⅢ型板式轨道，能有效控制列车过站时引起的车站振动。     

基于AMESim的液压减振器异响分析与改进研究

在路面激励下,减振器活塞杆杆端的异常振动激发车体振动,引起结构传递噪声。而区别于无异响减振器,异响减振器的活塞杆杆端振动加速度在285 Hz左右出现一个明显的峰值。对此,建立减振器的AMESim模型,并将仿真结果与试验结果进行对比来检验模型的可信度。最后通过改变橡胶减振垫的阻尼和刚度来减小活塞杆杆端振动加速度在285 Hz左右的峰值,以达到控制减振器异响的目的。     

光学有效载荷在轨隔振器的设计

为了抑制空间光学载荷的振动,针对大口径、高分辨的光学遥感器设计了一种隔振器,并研究了隔振器的主要结构参数和布置方式。首先,使用有限单元法分析了隔振器主要参数与刚度特性之间的关系。然后,利用BP网络预测隔振器的三向刚度,搜寻了符合条件的隔振器的结构参数。结合光学载荷的一般结构形式,提出一种对称辐射式布置方式,建立了相应的理论模型,并进行了仿真研究。最后,设计、加工出了一套隔振系统原理样机,并对其静态性能及隔振性能进行了测试实验。实验结果显示:隔振系统的基频在5.31Hz左右;对高于25Hz的振动,衰减可以达到20dB以上;仿真和实验结果之差在8%以内。得到的结果表明,设计的隔振器可以有效降低空间飞行器传递给光学载荷的振动。     

基于动态模型纺织机器滚珠丝杆机构振动特性研究

针对纺织机器滚珠丝杆机构振动问题,建立滚珠丝杆传动机构的动态振动模型,研究了预加载荷、工作台质量、扭转刚度、等效轴向刚度及滚珠螺母的轴向刚度和滚珠丝杆质量对滚珠丝杆传动系统振动特性的影响,以振动加速度为表征形式。研究结果表明,随着预加载荷、扭转刚度、等效轴向刚度、滚珠螺母轴向刚度增加及工作台质量、滚珠丝杆质量减小,滚珠丝杆的振动加速度峰值频率逐渐增加;随着预加载荷、滚珠螺母轴向刚度增加及工作台质量、滚珠丝杆质量减小,振动加速度峰值逐渐增加;随着扭转刚度增加,振动加速度峰值呈现先减小后增加再减小的趋势;随着等效轴向刚度增加,振动加速度峰值呈现先减小后增加再减小的趋势;随着预加载荷增加,滚珠丝杆的传递功率逐渐增加。     

钢轨波磨对剪切型减振器段振动影响试验

地铁运营中常会出现钢轨波磨,尤其在剪切型减振器地段较为严重。为揭示钢轨波磨对结构振动的影响,选取地铁直线和曲线部分普通扣件和剪切型减振器典型区段进行了钢轨波磨的测量,并对轨道、隧道、地面等结构的振动加速度进行了现场测试。从时域、频域两个方面对比了结构的振动量值和振动传递特性,分析了剪切型减振器钢轨波磨对加速度振级及其减振效果的影响。结果表明:波磨会增大轮轨间动态冲击,使钢轨-道床-隧道-地面的振动显著增加;减振器区钢轨波磨会导致轨下结构振动大于普通扣件区,其减振效果难以实现;减振器区钢轨波磨比普通扣件区严重,曲线半径小、运量较大、速度较快的线路尤为突出,地铁轨道选型应考虑波磨的不利影响。     

双层车辆段上盖建筑振动及结构噪声特性分析

为研究双层车辆段地铁运行引发的垂向振动沿上盖建筑物的传播规律及二次结构噪声问题，介绍了横岗双层车辆段咽喉区断面及上盖建筑的现场测试。采用傅里叶变换、传递损失以及1/3倍频谱等方法研究了振源特性，在此基础上，通过构建线性拟合函数和互功率谱密度函数，分析了上盖结构振动与室内二次结构噪声的关系。分析结果表明：由于高频振动经过土体衰减迅速，在80 Hz以上频段，车辆段内1层承重柱振动加速度级小于2层承重柱；振动沿建筑物传至顶层时，入射波与反射波的叠加作用使得顶层振动能量放大；建筑物二次结构噪声声压主频在100 Hz以下，峰值出现在40 Hz附近，且预测建筑物中容易激发的噪声频段在40～60 Hz；楼板振动辐射噪声对室内二次结构噪声贡献主要在40 Hz附近。综上，建议着重关注振动沿上盖建筑传递在40 Hz处的响应情况。     

高速铁路扣件动刚度频变和温变特性研究

以我国高速无砟轨道常用的3种扣件（WJ?7B,WJ?8和Vossloh 300）为研究对象,基于轮轨宽频激励的特点,提出了一个确定扣件系统动刚度的试验方法和理论模型。根据该试验方法,采用力锤激励,在装配情况下测试了3种扣件在100~800 Hz频率范围内、不同温度（-50~10℃）条件下的动态响应,结合理论模型确定了3种扣件的动刚度。研究结果表明：WJ?8和Vossloh 300扣件的动刚度对温度的变化比较敏感,WJ?8扣件在-50℃时的动刚度比10℃时最大增加了23倍,而Vossloh 300扣件在-50℃时的动刚度比10℃时最高增加了67倍;WJ?7B扣件的动刚度则受频率的影响更大,800 Hz时的动刚度是100 Hz时的12~17倍;WJ?8和Vossloh 300扣件的阻尼比均随着温度降低而增大,在玻璃化转变温度时达到极值,此后随着温度继续降低而开始下降。该结果可为极端低温环境下的扣件设计和选择提供参考。     

内燃动力总成机组结构振动特性研究

某内燃动力总成在运行测试中发现了机组结构振动的共振现象,针对此现象分析机组结构振动特性。建立机组和公共构架的有限元模型,在模态校验的基础上通过ADAMS建立了考虑机组和构架结构振动的刚柔耦合系统动力学模型。以动力学模型为对象分析机组结构振动对动力总成隔振特性的影响,研究控制机组结构振动的影响因素及控制方法,并通过动力总成实验台架测试验证了控制结构振动方法的有效性。研究结果表明:机组结构振动在高频段会引起机组自身的振动烈度以及传递至车身的动反力变大,通过降低一级、二级隔振器刚度可有效降低机组结构振动频段的动反力峰值。