冲击载荷作用下电磁阻尼器动力学特性

为了探究电磁阻尼器在冲击环境下的工作特性,开展针对冲击载荷作用下的电磁阻尼器动力学特性研究。首先,根据电磁阻尼器存在的"恒阻尼-恒功率"的固有特性,基于单自由度系统振动模型,建立冲击载荷作用下电磁阻尼器阻尼响应模型;分析了冲击性质等因素与阻尼输出特性的匹配关系。其次,建立了电磁阻尼器动力学模型,并利用Simulink搭建了仿真模型进行分析。最后,研究分析了载荷匹配系数和衰减系数对电磁阻尼器阻尼输出特性的影响,提出了阻尼稳定输出的调整方法。研究结果表明:电磁阻尼器在实现对冲击载荷的制动过程中,会在恒阻尼输出平台中出现阻尼凹陷现象的突变;且其制动特性可以通过载荷匹配系数和衰减系数进行调整。     

考虑上部管柱变形影响的减震器动力学分析

针对在冲击载荷下长测试管柱的减震问题,利用行波法建立了减震系统动力学模型,与以往研究模型进行了比较,分析了减震器在冲击载荷下的动力学特性.结果表明:上部测试管柱的变形将增大减震器系统的阻尼系数,同时减小减震器系统的固有频率,从而增强减震效果;测试管柱材料系数和减震器参数比值影响减震效果,比值愈大,减震效果愈好.     

车载DVD机芯振动性能研究

为了研究车载DVD机芯的振动性能并进行优化设计,建立了一个6自由度的车载DVD机芯振动系统模型。从机械系统动力学理论出发,参照振动系统的“质量弹簧阻尼”模型,分析推导了系统动力学平衡方程,得到了质量矩阵、弹性矩阵及阻尼矩阵的具体表达式。利用M ATLAB及其S im u link工具箱,建立了一个多输入多输出动力学系统模型,对多个复杂耦合的参数变量进行了仿真研究。结果表明:稳态低频特性和瞬态特性决定着机芯振动性能,它们与弹性系数和阻尼系数的大小相关;振动转角对机芯边缘振动位移量贡献较大,它与弹簧和阻尼器的分布状态有关。     

新型抗偏载变摩擦阻尼器力学特性研究

为提高传统摩擦阻尼器的耗能能力及耗能稳定性,提出并设计一种新型变摩擦阻尼器.通过采用反向不连续斜坡结构设计与蝶形弹簧组合,新型变摩擦阻尼器能够实现变阻尼力输出特性且有一定的抗偏载能力,在结构中增加副摩擦板,可有效提高阻尼器耗能能力.首先,通过建立理论模型分析阻尼器在不同工作阶段的力学特性,并对各个设计参数对阻尼器的阻尼输出特性影响进行分析.在此基础上,设计加工原理样机并进行力学特性试验研究.最后,通过有限元方法对隔振器的抗偏载能力进行验证.结果表明:新型变摩擦阻尼器试验结果与理论分析吻合;滞回曲线呈"狗骨形",即,可实现变阻尼力输出特性;摩擦耗能能力与普通平板摩擦阻尼器相比可大幅度提高耗能能力;通过调整扭矩值可实现不同的阻尼特性输出,以实现不同的隔振需求.分析结果表明,新型变摩擦阻尼器有一定的抗偏载能力.     

紧急制动工况下矿井提升机动力学特性研究

针对矿井提升机在紧急制动过程中存在的振动冲击及钢丝绳打滑问题,利用ANSYS和多体动力学软件RecurDyn建立落地式摩擦矿井提升机刚柔耦合动力学仿真模型,并搭建罐笼振动信号测试系统对仿真模型进行验证。在此基础上,利用仿真模型分析了恒减速紧急制动时由钢丝绳柔性特性引起的力矩传递延迟现象,并讨论载荷、制动减速度及制动曲线等提升参数对提升系统动力学特性的影响。结果表明:制动过程中系统的动负荷及制动曲线的变化率是引起提升系统产生振动冲击及打滑的重要因素;相比恒减速制动曲线和非恒减速制动曲线,提升机在制动时采用下降沿和上升沿带有斜坡的恒减速制动曲线可实现提升系统的快速平稳停车。     

一种板式电涡流阻尼器的有限元模拟及试验分析

为了得到一种板式电涡流阻尼器的阻尼特性,文章建立了板式电涡流阻尼器的有限元模型;对不同气隙条件下的阻尼系数和导体板表面的最大磁感应强度进行了分析计算;并在自主开发的振动测试装置上测试了板式电涡流阻尼器的阻尼特性。研究结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好,根据有限元模拟和振动测试试验可以准确设计和评价板式电涡流阻尼器的阻尼特性。     

考虑轴颈倾斜的水润滑橡胶径向轴承的动力学特性

针对轴颈倾斜下水润滑橡胶径向轴承动力学建模问题,提出了32系数动力学模型,建立了弹流润滑模型,采用差分求解方法求解了8系数模型和32系数模型下的轴承动特性,分析了偏心率和倾斜角的变化对轴承动特性系数的影响。研究结果表明:轴承的8系数模型下刚度和阻尼系数随偏心率的增大而增大,且在大偏心率下呈指数式增大;轴承的32系数模型下角刚度和角阻尼系数也随偏心率的增大而增大;随着轴颈倾斜角增大,32系数模型下轴承的位移刚度系数、位移阻尼系数、角刚度系数、角阻尼系数、角-力交叉刚度系数、角-力交叉刚度阻尼系数、位移-力矩交叉刚度及位移-力矩交叉阻尼系数都相继增大。该研究对水润滑橡胶径向轴承的润滑性能优化设计提供了一定的参考。     

基于磁流变技术的回转机构制动冲击控制

针对起重机回转机构制动时惯性冲击易导致设备损坏的问题,提出了一种通过电流改变扭转刚度和阻尼系数的磁流变弹性体联轴器,实现对冲击振动频率和幅值的控制.根据起重机回转制动时的特点,建立了含齿侧间隙、齿轮啮合刚度与磁流变非线性刚度和阻尼的系统动力学方程,推导出系统几个关键性参数与电流间的函数关系.运用数学软件对方程进行数值求解,对联轴器扭矩特性、阻尼特性、齿轮啮合力及制动效果进行了分析.结果表明,磁流变联轴器具有很强的扭矩传递能力,在不影响制动效果的情况下可以显著地降低冲击振荡频率,对冲击载荷峰值也有一定的抑制效果.     

挤压油膜阻尼器动力特性系数的试验研究

设计并搭建了挤压油膜阻尼器(SFD)动力特性识别试验台,对试验台各系统的组成和功能进行阐述,分析试验台的动力学特性.在此基础上提出一套可行的油膜动力特性系数的计算方法,测量了试验台的系统刚度和阻尼,研究了进动频率对挤压油膜阻尼器阻尼特性的影响规律.分析发现,油膜的阻尼系数不随涡动频率变化.该结果与经典短轴承假设相符,证明该试验台在识别挤压油膜阻尼器动力特性系数方面是高度可靠的.     

电磁阻尼器惯性质量对汽车馈能悬架减振性能的影响

为了研究阻尼器惯性质量对汽车馈能悬架系统减振性能及馈能特性的影响,优化电磁阻尼器选型,根据汽车悬架系统动力学方程推出阻尼器惯性质量表达,并引入惯性质量,以悬架系统车身加速度、悬架动行程和车轮动变形量作为系统输出,建立了精确化馈能悬架系统的状态空间模型,通过状态空间模型系统输出的频域传递特性分析了惯性质量等级对悬架系统主要性能的影响。仿真结果表明:随着阻尼器等效惯性质量的增大,悬架系统平均馈能功率降低;虽然低频段主要性能指标的幅频传递特性有小幅改善,但中频段传递特性恶化严重;过高的阻尼器等效惯性质量会引起悬架系统总体性能恶化。通过1/4悬架系统台架实验对仿真结果进行验证,结果表明:在相同激励条件下,电磁阻尼器惯性质量使馈能悬架系统平均能量回收功率产生最高44%的衰减;较高等级的惯性质量导致悬架系统关键性能指标传递特性在中频段产生不同程度的恶化,共振频率发生小幅前移,悬架系统总体性能变差。实验结果验证了仿真结果的正确性。     

基于虚拟样机技术的重型汽车ABS模糊控制研究

 在ADAMS/Car中建立三轴重型载货汽车的虚拟样机模型,包括前后悬架、动力总成、转向系统、稳定杆、制动系、轮胎及车身,同时还考虑了轮胎、悬架弹簧、减振器等部件的非线性.利用Matlab/Simulink建立了基于滑移率的防抱死制动系统ABS模糊控制系统.分别在高附着路面、低附着路面及分离系数路面上进行不同载重下的直线制动仿真,计算汽车制动时的动态特性,并与无ABS的常规制动进行比较.结果表明,本文设计的基于滑移率的ABS模糊控制策略对于重型汽车具有良好的控制效果,使车轮的滑移率控制在最佳滑移率附近,防止了车轮的抱死,在制动距离、制动时间及制动稳定性方面都有较突出的优势.     

基于有限元方法的液体动静压主轴系统数字化分析

轴承的支撑特性与主轴系统的动态特性直接影响着磨削加工质量,液体动静压主轴系统的动态特性主要体现在轴承的支撑刚度与阻尼.首先使用流体动力学分析技术对液体动静压轴承进行不同参数下的油膜承载能力、油膜温度场分析,进而使用动网格技术对油膜支撑刚度与阻尼进行分析.然后将所得到的支撑刚度与阻尼转化为等效模型应用到主轴系统动态特性有限元分析中,对主轴系统进行动态特性分析.最后采用实验方法测量主轴系统固有频率以验证分析方法的正确性.     

粘滞流体阻尼器对电视塔的风振响应控制

以合肥电视塔为工程背景,探讨了粘滞流体阻尼器对高耸电视塔在强风作用下风振响应的振动控制.按照随机振动理论,仿真得到了作用在电视塔上的19维互相关的人造脉动风压时程样本曲线,并利用时程样本进行了电视塔的风振响应分析;建立了一种双模型的动力分析方法.对安置了粘滞流体阻尼器的合肥电视塔进行了控制分析;以上塔楼的风振响应为优化目标,对阻尼器的参数进行了优化设计.研究表明,电视塔的风振响应峰值超过了规范的容许值,设置了粘滞流体阻尼器后电视塔的风振响应均有明显的减小,阻尼器消耗了大量的结构能量,采用最优阻尼参数使上塔楼加速度峰值响应下降了43.4%.     

基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动控制

为研究磁流变阻尼器在汽车振动控制中的应用可行性，对Bouc-Wen磁流变阻尼器模型进行了数值计算分析，揭示了14个参数对模型阻尼力的影响．运用随机理论对Bouc-Wen模型及基于该模型的汽车悬架进行了模拟仿真分析，与传统线性阻尼器进行对比，采用非线性阻尼器模型能更精确描述汽车悬架的物理特性，通过对比半主动可调磁流变阻尼控制与被动控制、主动控制和半主动on-off控制在正弦激励和随机激励下的各种动态特性，证明了磁流变阻尼器在汽车控制工程中的可行性，说明磁流变阻尼器有较好的应用价值．     

单筒式磁流变减振器多目标优化与试验研究

为了研究结构参数对磁流变减震器性能的影响。基于Pareto集多目标方法和NSGA-Ⅱ遗传算法,以阻尼力和动力可调系数为优化目标,设定7个优化变量,建立了车用磁流变减振器多目标优化模型与实现算法,分析了7个设计变量对阻尼力和动力可调系数的设计敏感性。通过试验得到不同条件下自制减振器输出阻尼力与减振器运动位移和速度的关系曲线。结果表明：参数优化后的减震器,在0A、速度最大时,复原力提高了15.7%,压缩力提高了36.8%;在3A、速度最大时,复原力提高了3.5%,压缩力提高了21.5%。验证了优化解的可靠性,为今后磁流变减振器的设计提供参考。     

车辆座椅悬架用磁流变阻尼器的阻尼特性实验研究

在分析磁流变阻尼器的工作原理和简化模型的基础上,以座椅悬架用磁流变阻尼器为实验对象,在不同控制电流和不同激振频率输入下,对磁流变阻尼器的阻尼特性进行了台架实验研究。结果表明,该磁流变阻尼器耗能效果明显,而且阻尼力随着控制电流、激振频率的增加而增大,并趋于平衡。     

考虑桩-土-结构相互作用的输电塔-线体系风振响应及减振控制

为研究风荷载作用下考虑土与结构相互作用(soil-structure interaction, SSI)对输电塔-线体系的动力响应与减振控制的影响。根据实际工程,建立输电塔-线体系模型和桩-土-输电塔-线体系模型,然后分别对软土条件下考虑SSI效应的输电塔-线体系和刚性地基的输电塔-线体系进行风振响应分析。将多个粘滞阻尼器安装在考虑SSI效应的输电塔上,对输电塔风致振动进行控制。研究结果表明：考虑SSI效应后,输电塔的位移响应明显增大,其中塔身代表节点的位移最大值、均方根值分别增大64.73%、79.09%,塔身和塔腿的轴力响应减小。阻尼系数相同时,速度指数为0.3的阻尼器对输电塔风振控制效果最好。速度指数相同时,阻尼系数越大塔顶位移响应和塔身单元的轴力响应越小。速度指数为0.3,阻尼系数低于30 000 kN·(s/m)^0.3时,不同阻尼系数的阻尼器对塔顶节点的位移控制效果差距明显,阻尼系数小于15 000 kN·(s/m)^0.3时,不同阻尼系数的阻尼器对塔身单元的轴力控制效果差距明显。     

近断层脉冲型地震动作用下黏滞阻尼器和双调谐质量阻尼器对曲线高墩刚构桥减震控制

为研究粘滞阻尼器(VD)和双调谐质量阻尼器(DTMD)对曲线高墩刚构桥的减震控制效果,基于OpenSees建立某曲线高墩刚构桥的非线性分析模型,选取三条近断层脉冲型地震动对其进行动力时程分析。分别探究了VD的阻尼系数和阻尼指数,以及DTMD的上下层结构的阻尼比、质量比、频率比等阻尼器参数对其在曲线高墩刚构桥中的减震效果影响规律。结果表明：在本文分析VD的阻尼系数、阻尼指数变化范围内,VD对曲线高墩刚构桥墩顶位移减震率在9.42%~15.28%范围内,近断层脉冲型地震动作用下粘滞阻尼器对曲线高墩刚构桥的减震效果不佳。设计较优的DTMD控制下曲线高墩刚构桥的结构内力减震效果在45%左右,结构位移加速度在55%~75%范围内,DTMD可用于曲线高墩刚构桥减震控制中。     

某大跨中承式钢箱提篮拱桥荷载试验

新河大桥是一座新建的大跨度中承式钢箱提篮拱桥(主跨196m)。为准确掌握该桥在服役荷载作用下的力学性能,验证桥梁结构是否达到设计预期,对该桥进行了成桥荷载试验。其中,静载试验选取了11个控制截面,实测了应变、吊杆索力、挠度、拱座水平位移多个力学参数;动载试验测试了结构自振频率以及跑车、跳车、刹车激励作用下结构的动力响应。结果表明: 静载试验结构校验系数和相对残余均满足规范要求,吊杆索力和拱座水平位移有较大富余;动载试验实测自振频率高于计算频率,实测阻尼比小于5%,实测冲击增大系数为1.176~1.371。结构各项性能达到设计预期。