单层准零刚度浮筏隔振特性分析及混沌化

将准零刚度隔振器应用于船舶机械隔振浮筏,构造单层准零刚度隔振浮筏,建立了系统的6自由度动力学方程,利用数值方法对系统响应进行了分析,并评估了系统的隔振性能。结果表明,当激励幅值较大时,因系统刚度具有非线性,导致力传递率曲线出现跳跃现象,准零刚度隔振浮筏系统的起始频率远低于线性浮筏系统,且隔振效率远高于线性系统。进一步,利用最优时延反馈控制方法对浮筏系统实施了混沌化,对于不同激励频率均可实现混沌化,且激励频率越高越易混沌化。     

屈曲板型准零刚度隔振器的设计和特性分析

设计一款屈曲板型准零刚度隔振器,该隔振器由竖直的橡胶垫和屈曲的弹簧钢板组合而成.为便于分析该隔振器的刚度特性,基于Abaqus软件分析和Matlab拟合给出力与位移的近似表达式.通过理论分析,给出该系统出现准零刚度时,竖直橡胶垫需满足的刚度条件.依据谐波平衡法研究了阻尼对系统动力学特性的影响,得到了系统的力传递率,并对其隔振性能进行了评估.结果表明,屈曲板型准零刚度隔振器能够显著提高低频段的隔振效率;在适当的阻尼情况下,该准零刚度隔振系统没有共振问题.     

气动可调式准零刚度隔振器设计及特性分析

针对承载质量的变化会影响隔振器性能的问题，设计了具有准零刚度特性的可调式非线性气动隔振器.该准零刚度隔振器由一个竖直的双气室可调式气动弹簧和4个对称初始水平放置的单气室可调式气动弹簧组合而成.分析了气动可调式准零刚度隔振系统的设计参数之间应满足的关系.当承载质量改变时，通过调节气压来保持静平衡位置处的准零刚度特性.利用谐波平衡法对系统进行振动分析，得到了系统的力传递率，并对其隔振性能进行了评估.结果表明，系统具有良好的低频隔振性能，优于相应的线性系统.     

一种准零刚度被动隔振系统的非线性共振响应分析

分析了一种机构的负刚度特性和它与线性主弹簧并联后而成的隔振系统的准零刚度特性,推导了准零刚度被动隔振系统的主谐波共振、亚谐波共振和超谐波共振的幅频特性表达式.结果表明,机构的负刚度区域随弹簧的初始变形与杆长的比值增大而变宽;隔振系统的准零刚度区域随主弹簧的刚度与机构中的弹簧总刚度的比值以及机构中的弹簧初始变形与杆长的比...     

屈曲板型高静低动隔振器

针对船舶动力设备低频振动特点,设计一种结构简单新颖,具有准零刚度特性的屈曲板型高静低动隔振器,并加工研制出原理样机。搭建试验平台,对隔振器进行静力加载试验和振动传递率试验,对其准零刚度特性和隔振效果进行试验验证,对比分析高静低动隔振器和传统线性隔振器的隔振性能。试验结果表明,屈曲板型高静低动隔振器具有准零刚度特性,能有效降低共振频率,具有良好的低频隔振性能和较大的隔振区间,且隔振效果优于线性隔振器。     

碟形橡胶准零刚度隔振器的设计和特性分析

设计了具有准零刚度(QZS)特性的碟形橡胶隔振器,并分析了其隔振特性.隔振器由负刚度元件碟形橡胶(内含钢材料的筋)与正刚度元件竖直橡胶柱并联组装而成.基于Abaqus有限元仿真分析,给出了隔振器在静平衡位置处出现零刚度时,碟形橡胶元件和竖直橡胶元件分别需要满足的构型和尺寸参数条件,得到了隔振器的回复力曲线,并用仅含三次的多项式进行了拟合.进一步,建立隔振系统动力学方程,基于谐波平衡法分析了系统的隔振特性,并与Abaqus动力学仿真分析进行对比,结果表明,碟形橡胶准零系统隔振性能明显优于相应的线性系统.     

一种几何非线性低刚度高阻尼隔振器动态特性研究

为了实现隔振器低动态刚度和高阻尼的设计目标,利用两层变杆长X型机构,提出一种新型隔振器.首先,采用谐波平衡法获得所建隔振系统动力学模型的稳态解析解,并分别给出隔振系统的幅频响应、相频响应、等效刚度、等效阻尼和力传递率.然后,根据力传递率,将新型隔振器与常规线性隔振器和准零刚度隔振器进行对比分析.同时,采用有限元方法对获得的解析解进行了有效性验证.最后,分析并给出系统参数对新型隔振器隔振性能的影响规律.结果表明：与常规线性隔振器相比,新型隔振器具备更小的动态刚度和更高的阻尼输出;与准零刚度隔振器相比,本新型隔振器除了能保证低刚度和高阻尼输出之外,还具有较好的稳定性与静承载能力;隔振系统设计参数对隔振性能均有较大影响,可通过灵活调整隔振系统各设计参数满足不同的隔振需求.     

X型准零刚度隔振器的隔振特性分析

将一种X型结构应用于准零刚度隔振器以改善其低频隔振性能.根据牛顿运动定律建立了系统的动力学方程.利用增量谐波平衡法对非线性常微分方程进行求解,得到系统的幅频响应曲线.讨论了等同约化刚度γ值对系统传递率的影响.研究结果表明:水平弹簧的无量纲预压缩长度的合理区间为 (0,2).在共振区时,γ值的增大可以减小力传递率.在较高频率激励下,γ值的变化对系统隔振性能影响较弱.随着γ值减小,共振区的位移传递率急剧减小.此外,γ值的减小也会引起共振频率减小,并且使得跳跃现象消失.因此,X型准零刚度隔振器的等同约化刚度γ值是一个可以有效反映系统低频隔振效果的理想参数.     

新型准零刚度振动位移传感系统研究

为解决工程实践中绝对振动位移难以直接测量的问题,提出了一种采用准零刚度技术的新型传感系统。分析了欧拉压杆和传感系统的静力学特性,得到了传感系统具有准零刚度特性的条件;建立了传感系统的动力学模型并对其求解,讨论了传感系统的等效阻尼、欧拉压杆负刚度与弹簧的刚度比和被测信号幅值对测量精度的影响;研究了传感系统在不同激励信号下的动态测量效果。研究结果表明,传感系统可以直接对微幅振动位移进行准确、实时的测量。该新型准零刚度振动位移传感系统可以为全状态反馈振动控制等问题提供一种可行或者更优的测量方案。     

准零刚度振动控制系统的研究进展

基于准零刚度振动控制系统在低频振动时具有优良的性能,该文分析研究了准零刚度振动控制系统的基本原理、结构设计的研究进展以及系统在车辆振动控制、精密制造等不同领域的应用。在此基础上,为克服准零刚度振动控制系统存在的不足,研究了准零刚度振动控制系统与其他学科的新技术交叉融合提升其抑振能力的方法,展望了这种振动控制方法在不同领域的应用前景。     

含磁准零刚度隔振器的非常规分岔

通过并联具有负刚度特性的磁力弹簧与线性正刚度弹簧,设计了一种新型含磁准零刚度隔振器模型,并推导出其无量纲化动力学方程.运用分岔图、时间响应图、相平面图、最大Lyapunov指数图等揭示了该系统的复杂非线性簇发振荡形式,发现了一种新颖的非常规分岔行为,多次切分岔导致周期簇发振荡与混沌簇发振荡反复交替,周期簇发振荡反复出现跨临界分岔.此现象表明,这类含磁准零刚度隔振器的动力学分岔行为敏感依赖于系统参数,外激励频率的变化导致系统产生不同形式的簇发振荡现象.     

新型含磁准零刚度隔振器建模分析

旨在建立一类新型含磁准零刚度隔振器系统的力学模型。该系统通过并联具有负刚度特性的磁力弹簧和线性正刚度弹簧,使系统在小位移内具有刚度渐硬特性,较大位移内同时具有刚度渐硬和刚度渐软特性,并推导出其动力学方程。通过分析力-位移结构特性、刚度-位移结构特性,获得其实现准零刚度的条件。研究结果为实际工程应用中隔振器的设计及参数优化提供了理论参考,具有一定的实际意义。     

风云四号卫星微振动抑制和试验技术研究

风云四号搭载的干涉式大气垂直探测仪对微振动异常敏感,需要进行微振动抑制.结合星上主要振源和敏感载荷的需求,进行了振源和载荷二级微振动隔离.对隔振系统使用的隔振器单元进行了参数和敏感性分析,对设计的Stewart构型动量轮支架进行了理论和试验研究.采用隔振器和阻尼器的组合设计了三点支撑敏感载荷隔振系统,完成干涉式大气垂直探测仪的二级隔振设计,进一步抑制卫星平台传递至探测仪的微振动干扰.采用近零刚度悬吊系统和超静实验室完成了地面微振动试验,并进行了在轨微振动试验,实测数据表明,隔振系统能够使得卫星平台传递至载荷安装面的微振动量级控制在0.1 mg以下,满足了指标要求.风云四号微振动抑制技术也为相关型号的微振动抑制提供了借鉴和参考.     

振源识别及基于功率流的隔振系统优化设计研究

对于多激励柔性振源系统,由于激励的分布性和相干性,难以识别出各个激励的作用位置和大小.提出了柔性体等效振源的概念,该等效振源可以替代原激励源进行隔振系统的设计,并对该振源的识别问题进行了研究.对多激励源的隔振系统,以传递到基础功率流最小为目标,进行隔振系统的优化设计.仿真验证了方法的合理性和正确性.     

柔性基础隔振系统功率流传递特性

柔性基础隔振系统是隔振降噪一种重要技术,而功率流方法是评价隔振效果的有效方法。通过研究柔性基础上多点支承隔振系统的功率流传递特性,得到了功率流传递公式,详细讨论了柔性基础隔振系统各结构参数,如基础刚度、隔振器刚度、机器质量、隔振器安装位置以及隔振器和柔性基础的阻尼对隔振效果的影响,给出了柔性基础隔振系统设计中结构参数选择的一般准则。     

基于准零刚度的被、主动混合控制研究

基于准零刚度原理,分别对负刚度(铰接连杆+水平预紧弹簧)、正负刚度并联体系(铰接连杆+水平预紧弹簧+竖向预紧弹簧)进行了理论研究,并对正负刚度并联实现准零刚度体系进行了有限元分析,在考虑给定弹簧预紧力前提下进行了模态和被动控制(无外界能源输入)效果分析,结果表明设计的准零刚度可以使体系达到较低的固有频率。为了进一步改善被动控制效果,考虑"被动控制+主动控制(有外界能源输入)"的混合控制,主动控制系统包括传感器、作动器和主动控制器,主动控制算法为PID,通过在ANSYS/APDL环境下嵌入主动控制模块实现了混合控制的有限元分析,结果表明混合控制可以大幅改善被动控制效果,为传统精密工程微振动控制提供了一种新思路。     

滚球隔振换能控制系统在风荷载激励下的研究

提出了基于滚球隔振和换能控制在风荷载激励下的智能控制系统,在结构物的底层采用滚球隔振并实施换能控制,利用滚球隔振大幅度地降低风荷载激励对上部结构的影响,同时发挥换能控制的优点,限制隔振层的相对位移并改善控制效果.建立了该控制系统的数学模型,该模型是非线性系统,有极强的鲁棒性,所以采用模糊控制算法实施智能控制.通过仿真分析研究了该系统的特点和算法的有效性.     

Stewart被动隔振平台结构参数对系统固有频率的影响

为避免被动式Stewart隔振平台在外界激励下发生共振,对其结构参数变化对系统固有频率的影响进行了分析.依据Newtow-Euler方法,建立了一种计算该平台固有频率的动力学特征方程.借助ANSYS有限元模型进行验证,结果表明了所建模型的正确性.在此基础上,针对初始位姿下结构参数:支腿减振器刚度-阻尼系数、上平台铰接点半径、上下平台近铰点分布角、初始位姿下的上下平台质心距离和上平台位姿角,计算得到以上结构参数特定变化范围下系统的六阶固有频率的变化情况,进而对各结构参数敏感性作出分析.本研究可为Stewart隔振平台的结构参数优化设计提供理论参考作用.     

一种非线性隔振系统的分岔与混沌研究

分岔是通向混沌的主要道路.文章利用实验测量了非线性隔振系统中的力学参数,在实验基础上建立了非线性隔振系统的数值计算模型,通过对简谐激励下该非线性隔振系统的计算分析,并利用Poincare映射的方法得到了非线性隔振系统的全局分岔图,进而揭示了该非线性隔振系统的动力学特性.     

基于道路模拟振动试验的动力蓄电池振动分析

利用傅里变换对某燃料电池车用动力蓄电池道路模拟振动试验数据作频域处理,求出其在路面不平度输入下的响应特征频率,并计算各特征频率下的振动传递率用于分析蓄电池连接结构的隔振能力.同时,通过对比不同特征频率下的传递率估计蓄电池系统固有频率.最后总结蓄电池系统的固有频率、路面不平度激励下的振动特征频率及隔振能力,为蓄电池疲劳破坏研究及系统结构优化设计提供参考.