冲击载荷作用下电磁阻尼器动力学特性研究

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.     

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。     

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.     

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。     

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。     

齿形换挡带式制动器接合过程研究

为了研究制动器接合过程的转速、转矩特性,将接合过程分为消除间隙、齿顶滑摩、钢齿啮合和碰撞四个阶段,建立了接合过程动力学模型,分析了制动带的受力情况和制动鼓的转速变化,并运用Matlab进行制动器接合过程仿真,确定了成功接合所允许的制动鼓初始角速度的范围以及不同初始转速下的转矩冲击.研究表明:制动器成功接合初始角速度随电磁缸拉力增大而增大,随制动带径向刚度增大而减小.此外,台架试验验证了齿形换挡带式制动器转矩冲击模型,制动器在仅提供较小电磁拉力下能克服转矩冲击,实现制动.     

连接相邻结构的黏滞流体阻尼器性能研究

对近断层地震作用下连接相邻结构的非线性黏滞流体阻尼器的控制效果和性能进行了研究.根据阻尼器布置位置的不同共定义了3种分析工况.首先确定了各工况耦联结构耗能体系的动力响应;其次通过参数化研究得到了各工况中阻尼器的优化阻尼系数;最后基于阻尼器的最大输出力和最大冲程,对阻尼器的性能进行了详细的评价.研究表明：不同布置方式下阻尼器的优化阻尼系数大致相同;目前的技术条件可以满足不同布置方式下所需阻尼器的最大输出力和最大冲程.     

调节阀式粘滞阻尼器原理与性能试验

为了改进线性粘滞阻尼器的消能减振性能,研制了一款调节阀式粘滞阻尼器.该型阻尼器由缸筒、导杆、活塞、阻尼孔、阻尼介质以及压差调节阀组成.阻尼器在工作时,阻尼介质在活塞两端压差的作用下往复流经阻尼孔,消耗外界输入的能量;调节阀通过调整阀口开启压强的大小来控制活塞两端的压差,进而控制阻尼器的最大输出阻尼力.根据该型阻尼器的构造及工作原理,建立了阻尼器的力学模型,并对其进行了力学性能试验.试验结果表明,该阻尼器在不同强度的激励下,均能有效地耗散输入能量,并能稳定地控制其最大输出力,且力学模型能够比较准确地反映阻尼器的实际受力情况.     

电磁发射轨道受余弦函数磁压力作用的瞬态响应

研究影响电磁轨道发射的摩擦阻尼力因素.将电磁发射装置的轨道模拟为移动载荷作用下的弹性基础梁,采用欧拉梁理论建立梁的力学模型,利用积分变换及其逆变换等方法推导出简谐压力作用下轨道的瞬态响应解析解;通过MATLAB数值算例分析得到:弹性系数、粘滞外阻尼系数和摩擦阻尼系数对梁瞬态动力响应产生不同程度的影响.这为今后求解更高阶偏微分方程的初值问题及其改进电磁发射装置的性能提供了理论依据.     

起重机回转传动系统启动冲击载荷磁流变控制

针对起重机回转传动系统快速启动时冲击载荷容易导致设备损坏的问题,提出了一种基于磁流变技术的冲击载荷控制方法,即通过改变回转传动系统的传递刚度和阻尼特性,实现对快速启动时冲击载荷峰值和脉宽的控制.根据起重机回转传动系统启动工况的特点,建立含齿侧间隙、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,考察了启动工况下影响回转传动系统动态特性的磁流变联轴器刚度、阻尼等关键参数,预测了电流磁致效应对启动冲击载荷峰值的抑制效果.结果表明:采用磁流变联轴器的回转传动系统具有强大的动力传递能力,并可方便有效地调整启动冲击载荷特性,显著地抑制冲击载荷峰值.     

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.     

冲击载荷下汽车复合材料板簧结构阻尼性能研究

为了提高冲击载荷下汽车复合材料板簧结构阻尼能力,提出基于应力载荷动态特性测量的冲击载荷下汽车复合材料板簧结构阻尼特性进行分析。首先,研究汽车复合材料板簧结构的弹性荷载力学模型,对汽车复合材料板簧结构的表面应变构件进行优化设计,提高预应力和复合材料板簧结构的阻尼特性;其次,对复合材料板簧结构的阻尼屈服能力进行评估,同时对应力载荷动态的特性进行测量,并分析其阻尼性能。最后,通过仿真实验进行性能测试,展示了该方法在冲击载荷下汽车复合材料板簧结构阻尼性能测试能力方面的优越性能。     

电磁调谐双质阻尼器的参数优化及对结构减震分析

目的利用电磁阻尼单元代替经典调谐质量阻尼器中的黏性阻尼单元,引入惯质概念,提出一种具有结构减震功能的新型电磁调谐双质阻尼器(EM-TMID).方法依据达朗伯原理,建立EM-TMID与单自由度耦合结构在地震作用下的动力学模型;然后基于蒙特卡洛-模式搜索法数值优化理论,分别以主结构位移和加速度峰值最小为目标函数,对EM-TMID进行参数优化,得到EM-TMID的结构频率比、电磁阻尼比和机电耦合系数的优化参数;最后通过频域和时域两种方法仿真分析了EM-TMID对结构的减震性能.结果在频域分析中,EM-TMID的主结构位移和加速度频响峰值优于固定点法的经典TMD;在时域分析中,EM-TMID对结构位移、加速度峰值和均方根的减震性能均优于经典TMD.结论 EM-TMID较经典TM D有更好的动态特性和鲁棒性,有效地提高了对结构的减震效果.     

基于磁流变阻尼器的冲击缓冲系统控制方法

针对磁流变阻尼器在冲击缓冲系统中的应用,该文对其控制方法进行理论和实验研究.设计了冲击载荷下磁流变后坐缓冲试验系统,通过磁流变阻尼器的动态试验分析选定控制区域,提出将磁流变阻尼器多项式动力学模型应用于缓冲系统的仿真建模以及输出电流的反解,分别设计了一维和二维模糊控制器.用两种量化的充满度评价后坐缓冲的控制效果,仿真和试验结果表明,相对于原始后坐缓冲效果,磁流变后坐缓冲装置在模糊控制作用下的充满度指标明显提高,其中二维模糊控制效果较一维模糊控制效果更优.     

涡轮阻尼器叶片参数对阻尼系数影响分析

为研究涡轮阻尼器叶片参数对其阻尼系数的影响,采用CFD数值分析技术,建立了涡轮阻尼器阻尼系数与叶片轴向尺寸的参数模型,分析了不同叶片参数下阻尼系数的变化规律,并进行了试验验证.研究结果表明:涡轮阻尼器叶片参数对阻尼系数的影响起主导作用.增加涡轮阻尼器定子轴向尺寸,其阻尼系数先增加后减小,阻尼系数存在拐点,在拐点位置阻尼系数最大;阻尼系数拐点位置与转子叶片数量和轴向尺寸无关,随定子叶片数量增加而减小;阻尼系数最大值随转子轴向尺寸的增加而增加,随转子叶片数的增加呈先增加后减小的趋势,随着定子叶片数的增加而减小.实验结果与CFD分析结果变化趋势一致,最大误差为9.1%,证明了CFD分析的正确性.     

液弹阻尼器动力学特性对直升机地面共振的影响分析

基于汉密尔顿原理,根据直升机旋翼液弹阻尼器的非线性动力学模型和等效线化模型,分别建立了带非线性和线性液弹阻尼器的直升机旋翼/机体耦合系统动力学模型;并对直升机的地面共振稳定性进行了数值模拟,分析了液弹阻尼器动力学特性对直升机地面共振的影响。结果表明,液弹阻尼器的存在增加了桨叶摆振后退型模态阻尼,提高了直升机地面共振稳定性。采用线化模型计算方便,计算结果能基本反映液弹阻尼器对桨叶摆振后退型模态的影响变化趋势;但模态耦合区位置和峰值阻尼的确定不够准确;而非线性模型则能准确描述液弹阻尼器的动力学特性和直升机旋翼/机体耦合系统稳定性的变化规律,精度较高。     

起重机械紧停工况制动冲击及动力学响应分析

起重设备运行过程中的紧急制动,常常伴随巨大的冲击载荷,引起结构剧烈摇晃,在极端情况下甚至造成设备损坏。以某岸边集装箱起重机为例,建立其制动过程的运动学方程,以及结构在制动冲击下的瞬态动力学方程,讨论了不同制动策略对整机制动距离以及结构响应的影响,并实地测试其在不同制动策略下结构的动力学响应。研究表明,不同制动策略对制动距离和结构动力学响应有很大影响,可以通过调整制动策略,减小结构的水平振动位移响应。     

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。