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.     

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.     

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...     

准零刚度隔振系统的分析及研究进展

基于准零刚度隔振系统的基本原理,对准零刚度非线性系统在简谐力激励和位移激励情况下的动力学特性进行了系统分析,进一步展开论述了准零刚度隔振系统的结构设计理念和研究框架,总结了准零刚度隔振系统的研究现状和准零刚度隔振器的主动控制理论进展.最后阐述了准零刚度隔振中现存许多亟待解决和值得深入研究的方向,提出了准零刚度隔振系统在三维隔振和复杂随机振动等领域尚存的问题,为设计新型的准零刚度隔振系统提供借鉴与参考.     

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。     

新型扭转准零刚度的振动角度传感系统

针对工程实践中绝对振动角度难以直接测量的问题,提出了一种带有凸轮滚珠装置的新型扭转准零刚度的振动角度传感系统。依据传感系统的结构特点,分析了其测量机理;在静力学分析的基础上,建立了传感系统的非线性动力学模型;采用谐波平衡法研究了压簧预压缩量、阻尼比和被测信号幅值对动态测量性能的影响。数值仿真结果表明,即使压簧预压缩量有4%的误差,对于相应线性系统固有频率0.3倍频以上的小幅振动,实时测量误差仍然可以控制在3%以内。该系统可以为诸多振动控制问题提供一个方便、廉价、直接、精确的扭振状态测量方案。     

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。     

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...     

可调滞回模型的电流变隔震装置理论分析

提出了可调滞回模型的电流变隔震装置的设计原理,并对其基本性能进行了研究.对单层电流变减振装置和可调滞回模型的电流变隔震装置进行了设计和性能分析,提出了装置阻尼力的4种滞回模型:拟摩擦型、限位Ⅰ型、限位Ⅱ型和拟黏滞型,并进行了滞回模型的参数分析.研究结果表明:通过调节外加电场强度与极板剪切变形之间的函数关系,可以容易地控制电流变隔震装置的力学性能,得到不同滞回性能的隔震装置.在其他参数保持不变的情况下,增加极板直径、参数A和系数a,减小极板间距都会改善装置的性能.     

涡桨发动机橡胶隔振器设计方法研究

在现有简单规则橡胶隔振器刚度计算公式的基础上,采用有限元方法推导了一种航空发动机橡胶隔振器的三向刚度计算公式;并利用所得公式对给定刚度需求的隔振器进行了形状、尺寸和硬度等参数的逆向设计。结果表明:与数值解相比,推导所得公式的计算结果误差小于3%。由参数设计得到隔振器的三向刚度与目标三向刚度的误差分别为0.7%、4.2%、1.6%,满足隔振器设计的工程精度要求,为本类橡胶隔振器的工程研制提供了一种新方法。     

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.     

混合式磁流变弹性体隔振器多目标优化设计

针对现有磁流变弹性体隔振器功耗大、产生磁致刚度小的问题,以低功率和大磁致刚度为优化目标,对剪切和压缩磁流变弹性体及相关结构参数同时进行多目标优化设计。建立隔振器磁致刚度、功率及其他关键数值计算模型;分析磁场影响及磁路饱和情况,采用遗传算法进行多目标优化,在低功率和大磁致刚度之间寻得平衡,得出最优解;利用Ansoft-Maxwell软件对优化后的参数进行了仿真,仿真结果与计算结果一致。结果表明：优化后可保证压缩磁流变弹性体最先达到饱和状态;总磁致刚度提高49.67%,功率降低48.69%,总磁致刚度与功率改善效果明显,为后续结构设计及实测提供理论和实验依据。     

一种新型隔震器的研制

以平行四边形机构作为基本框架，采用滑动摩擦作为阻尼，研制出了集隔震，防风与复位功能为一体的滚摆式隔震器，并建立了隔震器的力学模型和控制方程。数值计算和实验测量的结果表明：对具有破坏性的地震，安装该隔震器后的低层建筑物可削减地震动加速度达80％以上。由分析比较可见，数值计算和实验测量结果具有很好的一致性。由于弹簧刚度系数的取值直接影响到滑动摩擦力的大小，故必须对其进行优化设计，方可获得最佳的减震效果。所编制的计算程序可用来指导该类隔震器的研制和产品开发。     

一种含n层X形结构隔振器动力学特性研究

针对含1层X形结构的三参数隔振器谐振频率会向高频移动的问题,提出一种新型含n层X形结构隔振器.采用谐波平衡法建立新型隔振系统动态响应的解析模型,并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,验证了所建含n层X形结构隔振器模型的正确性.基于建立的模型,通过计算对比了新型隔振器与传统两参数隔振器、三参数隔振器、含1层X形结构隔振器的力传递率曲线,得出含n层X形结构隔振器可以进一步降低谐振处的峰值,且谐振频率比向低频发生移动.经过研究得出影响含n层X形结构隔振器性能的主要参数为阻尼比、初始夹角、刚度比,与激励力幅值以及杆长无关;进一步分析了阻尼比、初始夹角、刚度比对隔振系统传递特性的影响,得出通过选择合适的设计参数,可以使含n层X形结构隔振器在谐振频率的峰值进一步减小,且在高频处的隔振性能保持不变.     

一种可调横向滤波器的设计分析

针对在数字信号传输系统中存在码间串扰时,在基带传输系统中,必须采用在系统中插入滤波器(如频域均衡器或时域均衡器)来补偿的问题。采用奈奎斯特准则和抽样值函数的方法,对可调横向滤波器进行设计分析。并在此基础上,进一步对该滤波器的实现方法进行了较详细而全面的分析。     

具有可调整杆的混合动力机构设计

基于可调整机构的概念,提出一种改善混合动力机器综合性能的设计方法.将混合动力机构的一个杆设计为杆长在一定范围内可变的可调整杆,通过对可调整杆的杆长和控制电机的运动函数的综合优化,使系统在较小的控制电机扭矩需求下获得最佳的输出特性.提出具有可调整杆的混合动力机构的设计流程,并以一种混合动力七杆机构为例,对其设计步骤进行了说明.运用AD-AMS动力学仿真软件进行了实例验证,结果表明该法在不同工况下的有效性.