具有非线性迟滞特性的大挠度弹性联轴器建模

本文在对大挠度弹性联轴器振动试验数据进行处理和分析的基础上，用拟合分解法以及阻尼等效原理，提出一个与振动位移幅值有关的非线性迟滞恢复力数学模型，分析表明，该数学模型能很好地描述联轴器的非线性动刚度和阻尼等动态特性对迟滞恢复力的影响，为深入研究船舶推进轴系的振动特性提供了联轴器的数学模型。     

钢丝绳联轴器迟滞特性的建模与参数辨识

基于对一种非线性迟滞特性钢丝绳联轴器振动试验数据分析和处理，提出了联轴器特性的数学模型：Ｑ（Ａ，ｆ，ｘ，ｘ）＝Ｋ１（Ａ）ｘ＋Ｋ３（Ａ）ｘ３＋Ｋ５（Ａ）ｘ５＋Ｃ（Ａ，ｆ）｜ｘ｜ｎ（Ａ，ｆ）ｓｇｎ（ｘ），其中刚度函数Ｋ１（Ａ）、Ｋ３（Ａ）和Ｋ５（Ａ）描述联轴器刚度特性，阻尼函数Ｃ（Ａ，ｆ）描述阻尼大小，阻尼的成分由阻尼函数ｎ（Ａ，ｆ）描述。并用参数整体辨识方法辨识了模型中的各参数，弄清了该型联轴器的动刚度和阻尼特性。研究表明，提出的数学模型能很好地反映非线性动刚度和阻尼对非线性迟滞恢复力Ｑ的作用，可以全面描述振幅Ａ、激励频率ｆ、瞬态位移ｘ和瞬态速度ｘ对恢复力的影响，适用于具有非线性迟滞特性的其他类型联轴器。     

考虑连接界面局部非线性的动力学分析方法

连接界面上存在的多尺度、多物理场等复杂行为是引起结构阻尼和刚度非线性的主要原因。针对连接界面上典型的刚度软化、迟滞非线性行为,采用Iwan模型模拟连接结构进行力学建模,并推导了含有非线性连接的动力学微分方程。然后,采用时频交替方法求解非线性动力学方程在周期性激励作用下的稳态响应,并与数值积分方法计算的响应进行对比,最后研究了不同激励频率对连接界面非线性特性的影响。结果表明:Iwan模型能够较好地描述连接界面的刚度软化、迟滞特性,时频交替方法能够更加快速精确地求解非线性系统的稳态响应,随着激励频率的增加,位移响应最大值减小,迟滞曲线面积也相应减小。     

汽轮发电机组叶片振动对轴系扭转振动的影响

在使用传递矩阵法进行轴系扭振特性计划以及使用振型叠加法进行扭振响应计算过程中，提出了叶片切向切振动的影响计算方法，并针对某电厂３００ＭＷ机组轴系进行了这种影响计算分析。     

轴承刚度对船舶轴系振动特性的影响研究

针对某船舶轴系进行了三维几何建模,对不同位置、不同刚度的轴承条件下的轴系周有振动特性进行了分析,得到了不同位置不同刚度的轴承对船舶轴系固有振动特性的影响。计算结果表明,不同位置轴承刚度的变化对船舶轴系固有振动特性的影响有很大的不同。在所有的轴承中,船舶前后艉架轴承和船舶艉管轴承对船舶轴系的振动特性影响最大,同时这些轴承工作条件恶劣,在船舶正常运行过程中刚度要发生很大的变化,因此在船舶运行过程中必须时刻注意这些轴承的性能变化。其它位置处的径向轴承由于刚度相对较大,而且刚度不易发生变化,因此对船舶轴系的振动特性影响较小。而推力轴承刚度的变化影响只影响轴系的高频振动,对船舶轴系最关注的低频振动来说,影响可以不计。     

钢丝绳隔振器静态与动态特性分析

从试验角度研究非线性振动系统的稳态与瞬态响应是一种切实可行的方法。本文着重借助试验结果对钢丝绳隔振器的准静态迟滞特性,频响特性,峰值响应频率与放大因子随外激励的变化规律、隔冲和抗冲性能等进行了系统分析。揭示了隔振系统的“软化”非线性刚度特征和在恶劣的动态环境下对振动、冲击的综合治理性能。     

水轮发电机轴承横向振动响应的时间有限元法

研究水轮发电机轴系的横向振动力响应仿真计算方法,考虑了轴系的陀螺效应和轴承参数的非线性,采用基于Galerkin格式的不连续时间有限元法,给出了水轮发电机机组轴系统动力响应的时间有限元计算方法,据此开发了计算仿真程序,进行了实例计算和分析,并分析了各种因素对系统动力响应的影响,该方法可用具有非线性问题的转子系统的力响应仿真计算。     

复杂空间分支轴系横向振动特性分析

利用有限元法分析复杂空间分支轴系的横向振动。针对某型发动机的结构特点、连接关系,将其简化为一种复杂的空间分支轴系,建立有限元模型。在此基础上进行模态分析,并进一步计算轴承刚度、轴承阻尼对整个系统横向振动特性的影响,分析参数变化对轴承传递率的影响。为某型发动机减振设计提供了理论基础。     

发动机变阻尼扭振减振器的轴系扭振抑制分析

以发动机曲轴系扭转振动为研究对象,分析了扭振减振器阻尼比参数的变化对轴系扭转振幅放大系数的影响,并开展了轴系变阻尼扭振减振器的设计工作.计算结果表明:装配变阻尼扭振减振器后,系统的自振频率和临界转速都相应有所升高;当变阻尼扭振减振器在各临界转速下选取最佳阻尼值时,轴系自由端各阶扭转振幅均有明显降低,显著改善了发动机的扭转振动特性,验证了变阻尼扭振减振器对轴系扭转振动抑制的有效性.     

箔片非线性结构刚度对转子瞬态冲击的影响

弹性箔片轴承支承的转子在高速旋转时,转子可能会和轴承发生碰摩。为了揭示当转子采用不同结构刚度箔片支承时,该冲击对转子振动的影响机理,针对2个径向GFBs支承的刚性转子系统模型,应用龙格库塔法求解转子动力学状态方程,获得3种结构刚度箔片(均匀刚度箔片、软箔片、硬箔片)下的轴颈位移。推导出箔片轴承的等效刚度和等效阻尼系数,发现当轴颈无涡动时,箔片轴承的等效刚度正好是气膜刚度和箔片结构刚度的串联;而当轴颈有涡动时,箔片轴承的等效刚度和等效阻尼均是结构刚度、结构阻尼和涡动频率的函数,且当轴颈涡动频率趋于无穷大时,上述等效刚度和等效阻尼趋于无涡动时的值。计算表明,当采用恒定刚度箔片时,转子稳态振幅最小,但是瞬态响应时间较长;当采用非线性软箔片时,转子稳态振幅最大,但是瞬态响应时间最短。当增大非线性箔片的结构刚度时,转子稳态振幅会减小,瞬态响应时间会增加。因此,箔片的设计需要辅以轴承-转子动力学特性的考量,以获得箔片结构刚度和结构阻尼的合理匹配。     

Experimental study on integral axial squeeze film damper to suppress longitudinal vibration of propulsion shafting

This paper aims at investigating the effectiveness of squeeze oil film in suppressing the longitudinal vibration of propulsion shaft systems through a novel integral axial squeeze film damper(IASFD).After designing the IASFD,a propulsion shafting test rig for the longitudinal vibration control is built.Longitudinal vibration control experiments of the propulsion shafting are carried out under different magnitude and frequency of the excitation force.The results show that both IASFD elastic support and IASFD elastic damping support have excellent vibration attenuation characteristics,and can effectively suppress the longitudinal vibration of the shaft system in a wide frequency range.However,IASFD elastic damping support has a more significant vibration reduction effect than the other supports,and increasing the damping of the system has obvious effect on reducing the shafting vibration.For an excitation force of 45 N,the maximum reduction of the vibration amplitude is 89.16%.Also,the vibration generated by the resonance phenomenon is also significantly reduced.     

基于动测法的基桩刚度验证试验研究

针对以往基桩刚度无法准确测得的情况,从基桩动力特性基本理论出发,重新梳理了桩顶受微小激励时所产生的动态响应,给出了通过速度导纳幅频曲线中振动固有频率的位置来计算基桩刚度值的基本公式。利用室内模型试验,通过静态加载法和瞬态机械阻抗法对比测定基桩刚度值,验证了瞬态机械阻抗法测试基桩刚度值的可行性。该结果进一步说明了通过瞬态机械阻抗速度幅频曲线拾取基桩振动固有频率来确定基桩刚度值是具有实际意义的。     

高速大功率车用永磁同步电机电磁诱发转子横向振动特性

高速大功率车用永磁同步电机的转子轴系是一个涉及电磁、机械高度耦合的非线性系统,因此转子动力学性能是高速车用永磁同步电机设计必须关注的问题.建立了电机中由于转子偏心引起的电磁激励解析模型,以转子动力学和非线性动力学为基础,建立永磁电动机转子系统的非线性模型,用解析法计算得到转子横向振动的幅频特性,结果表明转子横向振动具有负刚度和失稳幅值跳跃现象.最后通过数值计算对等效解析计算的结果进行了验证.     

含MR阻尼器的简支梁振动响应分析

基于由粘性阻尼和回滞阻尼组成的阻尼模型,对磁流变(MR)流体的动力学特性进行了研究.应用迭代摄动法讨论了含有MR阻尼器的振动系统的非线性频谱并且给出了带有MR流体阻尼器梁结构的计算结果,并应用Newm ark数值积分方法分析了带有MR阻尼器梁结构的多自由度振动系统在不同磁场强度和激励频率作用下的位移响应情况.结果表明,系统的刚度和响应的变化可以通过外加磁场强度来控制,随着磁场强度的增加,响应幅值减小,结构的刚度变大.     

不同环境温度下橡胶隔振器振动性能研究

通过振动台对橡胶隔振器施加正弦扫频基础激励,测得了隔振器系统高低温环境下隔振器系统主振方向的动刚度和阻尼比;并分析了计算动刚度和阻尼比的近似公式引起的相对误差。结果表明,随着环境温度的升高,该隔振器的动刚度逐渐降低,阻尼比也逐渐降低。在常温和高温测试结果的处理中,近似公式引起的相对误差在可接受范围内。然而在低温环境下,近似公式引起的相对误差较大,此时建议采用推导的精确公式求解动刚度和阻尼比。     

变杆长X形结构隔振系统动力学特性研究

针对传统三参数隔振器谐振段与高频段的隔振效果不能同时保证的问题,提出了一种将几何非线性特征变杆长X形结构隔振器的模型.该模型采用谐波平衡法建立动态响应解析模型,并且将解析解与时域数值解和多体动力学软件Adams得到的仿真数据进行对比,证明解析解正确.在此基础上,分析了变杆长X形结构隔振系统的等效刚度系数、等效阻尼系数、力传递率和多频稳态激励条件下传递到基础的动态力以及关键设计参数对隔振系统传递特性的影响.结果表明变杆长X形结构隔振系统等效刚度和等效阻尼呈单调递增变化;变杆长X形结构隔振系统谐振峰值显著减小且频率未发生变化,对应时域力响应也呈现出相同的变化特征.     

基于完善双线性迟滞模型的干摩擦阻尼系统动力学分析

针对接触正压力较大时干摩擦力主要表现出刚度特性的情况,结合已有文献的实验研究结论,对双线性迟滞模型进行完善。通过龙格库塔方法计算干摩擦阻尼系统的动力响应,结合傅里叶变换、庞加莱图及相图分析系统的非线性动力学特性。仿真结果表明,在干摩擦接触不脱离的情况下,系统没有出现分叉与混沌现象,稳态响应与摩擦力没有出现次谐波响应且高次谐波分量很小,证明了基于一次谐波平衡的等效线性化方法求解接触不脱离的干摩擦阻尼系统是较为精确的;得到了接触刚度、外激励幅值、正压力对干摩擦阻尼系统减振效果影响的规律,与相关实验结果基本相符。相关结论可为工程中干摩擦阻尼器的设计提供参考。     

局部非线性振动系统参数识别的空间法

研究了具有平方非线性刚度和平方非线性阻尼的两自由度局部非线性振动系统,提出了一种参数识别局部非线性振动系统模型的空间法．该方法有效地利用模型的时间函数、频率函数和空间参数,使参数识别更为准确．利用该方法对非线性频响函数进行估计,并利用了最小二乘法对模型的非线性刚度系数和非线性阻尼系数进行了优化．     

复合行星齿轮传动系统分岔与混沌特性研究

建立了含中心件平移振动的拉威娜式复合行星齿轮传动系统非线性动力学模型,推导了构件间相对位移并建立了系统的运动微分方程组．采用数值积分法对方程组进行求解,得到了系统的非线性动态响应结果．综合运用分岔图、时间历程曲线、相空间轨线、庞加莱截面与功率谱分析了激励频率对系统分岔与混沌特性的影响．结果表明：齿侧间隙与时变啮合刚度等非线性因素的耦合使得复合行星齿轮传动系统内部具有丰富的非线性动力学行为;增大系统啮合阻尼比可以使系统逐渐摆脱混沌状态,进入稳定的周期运动．