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。     

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。     

基于离散元素法的薄壁轴法兰磨削阻尼器设计

为抑制薄壁轴零件精密磨削过程中产生的受迫振动响应,提高加工精度和效率,基于颗粒碰撞阻尼技术建立阻尼系统的离散元模型,设计了专用粒子阻尼器.通过离散元仿真对阻尼器颗粒参数(颗粒直径和颗粒填充率)进行了优化,基于设计的粒子阻尼器搭建振动试验平台,针对阻尼器颗粒参数对振动抑制的影响展开研究.将参数优化后的颗粒阻尼器应用于现场...     

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。     

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。     

颗粒阻尼器配置对齿轮传动系统动特性影响

齿轮传动正朝着高速、重载和高精度方向发展,对其动态性能要求越来越高。颗粒阻尼通过颗粒间、颗粒与阻尼器壁间的非弹性碰撞和摩擦作用耗能,具有减振效果显著、耐高温、各向同性、对原结构改动小等优点。利用有限元法对齿轮进行了有预应力的模态分析,通过齿轮系统动力学分析,研究单双齿啮合激励对齿轮传动的影响;同时建立齿轮传动离心场中颗粒系统耗能模型,将离散元法计算颗粒系统耗能和试验测试对比,分析阻尼器配置对齿轮传动系统动特性的影响。结果显示,阻尼器配置方案是影响齿轮传动系统动特性的一个重要因素,在阻尼孔中填充一定数量的颗粒,当阻尼器总体积相同且齿轮结构静刚度相差不大时,阻尼器个数越多颗粒系统能耗越大;当阻尼孔直径相同时,阻尼孔个数越多颗粒系统总能耗越小;当阻尼孔个数相同时,阻尼孔直径越大颗粒系统能耗越小。通过试验和仿真对比验证了模型的正确性,为颗粒阻尼在离心场中的应用提供重要的理论依据。     

颗粒阻尼应用于平板叶片减振试验

以填充颗粒的平板叶片为研究对象,研究了结构阻尼与颗粒阻尼器各参数问的非线性变化关系;同时研究了颗粒参数和结构参数的变化对结构减振效果的影响规律.研究结果表明:填充颗粒密度越大,减振效果越好;在颗粒填充率为70%左右时系统的阻尼比最大.     

颗粒阻尼铣刀减振分析与试验研究

研究了多种阻尼颗粒在不同填充参数下对颗粒阻尼铣刀减振效果的影响。对颗粒阻尼铣刀进行锤击实验以测得刀杆阻尼比,进行铣削实验以测得工件表面粗糙度。比较了颗粒粒径、密度、填充率对减振效果的影响,发现了较优的填充颗粒参数。实验结果表明:填充颗粒直径越小,密度越大、减振效果越好,当填充率为70%时,减振效果最佳;选取合理填充颗粒参数时,刀杆阻尼比最高达到4.35%,铣削后的工件表面粗糙度值最低为1.392μm,相比于实心铣刀降低了50.09%;球粉混合填充模型有待进一步研究。     

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...     

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。     

[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。     

对地观测微小卫星主承力结构的优化设计与试验

为降低对地观测小卫星单机安装点加速度响应均方根值,提出了一种使加速度响应均方根值最小化的微小卫星主承力结构拓扑优化方法。首先对整星方案进行了有限元分析,分析显示整星Z向某些单机安装点的随机振动加速度响应均方根值过大。对系统进行了灵敏度分析,确定了卫星主承力结构底板是影响随机振动加速度响应均方根值大小的关键因素。以卫星单机安装点的加速度响应均方根值为目标函数,以体积作为优化的约束条件,应用连续体结构拓扑优化思想对卫星有限元模型进行拓扑优化设计,得到了一种单机安装点加速度响应均方根值满足指标要求的卫星主承力结构。最后,通过有限元分析与振动试验,证明了本文所设计的小卫星主承力结构力学性能参数均满足设计要求,其中整星的星敏感器、蓄电池、电源控制器等关键器件安装点的加速度响应均方根值相比优化前分别降低了23.3%、10.6%、11.3%,得到的结果验证了本文优化方法的有效性。     

Causal analysis of natural gas station pipelines vibration and reduction measures

The existing studies on the strong vibration problem of the outbound process pipeline of a natural gas transfer station focus on the pipeline process with a compressor. This work proposes a structural innovation to eliminate the pipeline vibration without compressor by experiment and numerical simulation. A simulation model was established based on the physical dimensions. Hammer test and finite element method validated the proposed model for natural gas stations pipelines. It was found that in branch 1 and 2 occur the first two coupled modes. In addition, three kinds of vibration reduction schemes, such as increasing sleeve and increasing pipe diameter, are proposed to increase the pipe rigidity and reduce the excitation force to control the vibration. It is revealed that adding sleeves to the branch pipes 1 and 2 can better suppress pipe vibration by referring to related evaluation standards. This case shows that performing variable-condition vibration testing and spectrum characteristics analysis of pipelines can easily reveal the main vibration sources and provide solutions for pipeline vibration reduction treatment.

     

Vibration analysis of compressor piping system with fluid pulsation

A piping system connected to a rotary compressor is an essential component for refrigerant transport in air-conditioning systems. The vibration of the pipes has been thought to be generated only by the mechanical forces due to the compressor operation. In this study, the fluid pulsation in the pipe is considered to be a source of the vibration, as well as the mechanical forces by the compressor operation. The mechanical force was first identified experimentally using measured acceleration signals over the shell. The calculation of the fluid force resulting from the pulsating fluid in the pipe was then derived theoretically. The estimation used the pressure pulsation signal in the pipe measured by a pressure transducer. Both sources of the vibration were finally applied to the finite element model of the piping system. Conclusively, the prediction of the vibration response to both sources showed better agreement with the experimental results than prediction considering only the mechanical force. Therefore the theoretical process deriving the fluid force was valid.     

冲击气流作用下放空管道流固耦合动力学分析

为了解决某装气站放空管线排气放空时引起的管路振动问题,建立流固耦合三维动力有限元模型,采用瞬态时间历程分析方法对放空管道进行冲击气流下管道动力响应仿真分析。其中管道内流体分别选择氮气和液化气,建立现有管道流固耦合三维动力有限元模型;进行2种流体介质下管道结构动力响应对比。通过研究管道在冲击气流作用下的振动机理和振动特性,从管道结构入手提出了该放空管道振动控制的措施,给出了减振方案。建立减振方案中管道的流固耦合动力有限元模型,进行仿真分析并与原方案计算结果进行了对比,发现管道系统的振动得到大幅度的降低,验证了所提出的减振方案可以对管道振动进行合理有效的控制,确保了管道振动幅度在安全裕度内。     

机械抖动激光陀螺的随机振动响应分析

对机抖激光陀螺进行了随机振动响应分析,以考察其承受动力学环境的能力。介绍了基础激励下结构随机振动响应的分析方法,利用有限元分析软件ANSYS建立了机抖激光陀螺的有限元模型并进行了模态分析,与试验结果对比表明,计算误差＜7%,验证了模型的合理性和精确性。对机抖激光陀螺的轴向和横向随机振动激励进行了有限元计算,对轴向激励下随机振动的试验结果和有限元分析结果进行了对比,通过分析对结构加速度响应的功率谱密度等统计量,研究了随机振动试验中机抖激光陀螺结构的随机响应,指出了现有结构设计的薄弱环节,提出了改进意见,为机抖激光陀螺的研发和设计提供了参考依据。     

壁挂式机载设备减振系统设计与分析

针对壁挂式机载设备减振系统因刚度耦合难以准确设计的问题,基于有限元分析法,结合振动学理论,利用Ansys Workbench软件,进行减振系统在螺旋桨飞机平台环境下的随机振动仿真,得出受X、Y、Z三向振动时选取不同型号橡胶减振器的动态响应特性.基于控制变量法,讨论挂架与设备上2个位置的减振性能,分析壁挂式减振系统响应特性的影响因素,得出最优结果,完成减振器选型,为后期壁挂式机载设备的减振系统设计提供参考.     

A novel prediction method of vibration and acoustic radiation for rectangular plate with particle dampers

Particle damping technology is widely used in mechanical and structural systems or civil engineering to reduce vibration and suppress noise as a result of its high efficiency, simplicity and easy implementation, low cost, and energy-saving characteristic without the need for any auxiliary power equipment. Research on particle damping theory has focused on the vibration response of the particle damping structure, but the acoustic radiation of the particle damping structure is rarely investigated. Therefore, a feasible modeling method to predict the vibration response and acoustic radiation of the particle damping structure is desirable to satisfy the actual requirements in industrial practice. In this paper, a novel simulation method based on multiphase flow theory of gas particle by COMSOL multiphysics is developed to study the vibration and acoustic radiation characteristics of a cantilever rectangular plate with Particle dampers (PDs). The frequency response functions and scattered far-field sound pressure level of the plate without and with PDs under forced vibration are predicted, and the predictions agree well with the experimental results. Results demonstrate that the added PDs have a significant effect on vibration damping and noise reduction for the primary structure. The presented work in this paper shows that the theoretical work is valid, which can provide important theoretical guidance for low-noise optimization design of particle damping structure. This model also has an important reference value for the noise control of this kind of structure.     

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.     

飞行器结构在高强宽频噪声环境下的响应预示分析与试验研究

超高声速飞行器的动力学环境频域宽,使用有限元/边界元方法预示其振动响应存在困难。基于统计能量分析(Statistical energy analysis,SEA)理论建立某型高速飞行器声振耦合动力学模型,用理论解析和经验公式的方法确定各子系统的输入参数,以实际噪声试验条件作为飞行器SEA模型的输入激励,对飞行器舱内噪声声压级和子系统振动加速度响应进行预示,并与试验结果进行比较。结果显示,子系统振动加速度功率谱密度(Power spectral density,PSD)在中高频与试验结果基本一致,舱内声压在整个频段内误差小于3 d B,因此建立的动力学模型和采用的计算方法是可靠的,解决了有限元、边界元在中高频声振响应问题计算的局限性。通过传递路径分析寻找出舱内声场的主要来源,提出以损耗因子为设计变量的噪声控制与优化方法,利用遗传算法实现了这一非线性约束问题求解,为研究飞行器结构和复杂动力学环境以及飞行器降噪优化设计提供有效的手段。