减振器安装位置对钻柱纵向振动影响的研究

从2004年至2005年初,在塔里木油田共发生了6起石油减振器断裂失效事故,其中花键筒母扣根部断裂占了4起,油缸母扣根部断裂1起,芯轴断裂1起。针对上述事故,通过研究建立减振器安装位置不受限制、钻杆和钻铤长度可任意变化的整体钻柱纵向振动分析数学模型,确定了该模型的计算方法;拟定出计算用钻具组合及计算用井深;由计算机模拟分析得到在不同转速和减振器在不同安装位置情况下的计算值,由此得出结论：减振器安装在钻头上方不同的位置,可达到不同的减振效果和变化的钻头破岩冲击动载,进而确定出减振器的最佳安装位置;减振器安装在最佳位置,减振效果将提高几倍至十几倍,同时在不加大钻压的情况下可提高钻头的破岩能力。减振器最佳安装位置的钻柱新组合在塔里木油田大北3井现场试验获得成功,表明其研究具有广阔的应用前景。     

旋挖钻机钻杆轴向与横向耦合振动研究

为了更准确地预测旋挖钻机钻杆的振动特性,在分析钻杆振动机理的基础上,文章基于Hamilton变分原理和有限元理论,建立了钻杆的轴向和横向耦合振动的动力学模型,采用Newmark-β法仿真分析了钻杆的振动响应。结果表明,钻杆横向振动的位移比轴向振动位移大很多,并且第5节钻杆的振动位移和耦合振动幅值波动都比第1节钻杆大。同时,对旋挖钻机第1节钻杆工况进行了试验,对比试验结果和仿真结果,发现试验曲线与耦合模型的仿真曲线的位移响应历程变化趋势相似,验证了钻杆耦合振动仿真模型的可行性,说明考虑轴向与横向耦合振动能更好地反映钻杆的动力学特性。     

引射式压力恢复系统的振动抑制技术

为了提高引射式压力恢复系统振动抑制性能,减小本系统振动对其他系统的影响,分析了系统的振动特性和振型,建立了系统振动力和主振型数学模型,利用时域信号取均方根方法测试了系统3个支座动态振动力,振动力沿气流方向逐渐减小。采用被动控制振动抑制技术,根据振动力设计制作了减振器,研究了橡胶块与金属弹簧并联再加配重以及橡胶块加配重2种减振器模型的减振效果。结果表明:橡胶块与金属弹簧并联、加配重45.2kg的减振器模型减振效果好,当控制点输入加速度为5 g时,减振效果最佳。激励强度大小、弹簧刚度和阻尼等参数的优化能够提高减振器的减振性能。     

一种基于振动舒适性的山地自行车后悬架参数设计方法

采用实验方法,比较了在不同频率简谐激励下后悬架配有不同类型减振器时全减振山地自行车车架的振动特性,发现在一定频率范围内弹簧减振器具有良好的减振效果.通过对具有弹簧减振器后悬架山地车的车架振动实验验证了该车架动态仿真模型的正确性,在此基础上建立了整车动态仿真模型.借鉴国际标准ISO2631-1中人体承受全身振动的评价方法,给出了自行车骑行过程中振动舒适性的评价指标.采用均匀设计试验法进行了整车动态仿真实验,并通过逐步回归分析找到了减振器刚度和结构尺寸等后悬架设计参数与评价指标之间的映射关系,同时利用规划求解方法对设计参数进行了优化.研究过程为山地自行车后悬架的设计提供了一种有效方法.     

内嵌自主移动钢球欧拉梁自适应碰撞减振研究

结合内嵌自主移动质量子系统梁/板实验平台的实验结果,对共振激励下的内嵌自主移动钢球欧拉梁自适应碰撞减振系统进行了研究.采用弹簧、阻尼表现碰撞过程中的弹性恢复与能量耗散,将碰撞机制转化为线性弹簧-阻尼模型,并基于赫兹接触理论对相关参数进行了估算.通过分析建立了碰撞的开始与结束条件,以及系统的分段线性动力学控制方程,数值计算结果充分表明了内嵌自主移动钢球自适应碰撞减振的内在机理与有效性.在钢球随机碰撞作用下,梁的振动响应为概周期振动,一阶共振激励下单个钢球的碰撞减振效果为7.5%,二阶共振激励下为6.1%.通过与假定钢球在其他位置实施碰撞减振的效果进行比较,证明了内嵌钢球的自适应碰撞减振特性.     

管道金属摩擦阻尼减振器性能的实验研究

设计了一种新型管道金属摩擦阻尼减振器,并对带金属摩擦阻尼减振器的管道系统进行了振动响应的实验研究。通过测量管道径向、轴向和激振器支撑架的振动响应,研究了金属摩擦阻尼减振器的减振性能和减振机理。实验结果表明：金属摩擦阻尼减振器能够有效降低管道系统的振动,管道和激振器支撑架径向振动响应最大时,振动幅值分别下降66.2%和75.4%,激振频率为50Hz时,管道轴向振动幅值下降83%;管道振动能量没有被转移至激振器支撑架,而是通过金属摩擦阻尼减振器与管道外壁的干摩擦作用将振动能量转化为热能而耗散。     

基于PTMD的双主梁钢-混组合梁桥车-桥耦合振动控制

针对双主梁钢-混组合梁桥车-桥耦合振动问题,文章以某高速公路路段1座4×35 m双主梁钢-混组合梁桥为例,设计一种通过调谐质量块与黏弹性层之间的碰撞来耗散能量的碰撞调谐质量阻尼器(pounding tuned mass damper, PTMD),以减小车辆引起的桥梁振动;结合桥梁和车辆的运动方程,建立车-桥-PTMD耦合系统运动方程;考虑路面条件,基于三维车辆模型、桥梁模型和PTMD系统建立车-桥-PTMD耦合系统的仿真模型,以研究该装置的减振效果。结果表明,该文研究的PTMD对钢-混组合梁桥的车-桥耦合振动有明显的抑制效果,且随着其质量比的增大,减振效果有显著提升。     

织机系统的减振设计与动态仿真

研究织机系统的减振设计问题.建立了织机系统的动力学模型,对减振器的参数进行了初步设计和动态优化设计.应用计算机动态仿真技术,仿真织机加装减振器后的振动响应.获得了具有最佳减振效果的减振器结构参数为铅垂:铅垂向刚度25.1×104N/m,铅垂向阻尼6273N.s/m.振动响应测试表明,减振器的动态响应及隔振效率均达到设计要求.     

内嵌晃荡液体减振的流固耦合分析

在考虑流体黏性及表面张力作用的情况下,采用分离求解器交错迭代隐式耦合的方法建立了内嵌晃荡减振器的弹性悬臂梁做自由衰减振动或受迫振动的流固耦合物理模型,并对悬臂梁晃荡减振过程进行了瞬态数值计算;结合计算结果与减振理论,分析了内嵌流体导致梁振动衰减的主要原因,认为悬臂梁振动过程中液体受迫晃荡受自由晃荡的影响,其相对位移滞后于梁的振动位移,液体对梁的阻碍冲量大于激励冲量。由此,提出了以振动频率与驻波频率的比值γ来表征自由晃荡,并采用数值模拟方法比较了不同γ下方形容器受迫摇晃的液体作用力,以及晃荡减振器在悬臂梁自由衰减振动中的减振性能。结果表明,γ值越大,单位质量液体的减振效果越明显。该结果可为优化晃荡减振器研究提供参考。     

地震作用下高压输电塔-线体系纵向减震控制分析

目的研究地震作用下高压输电塔-线耦合体系纵向减震控制.方法运用有限元分析软件ABAQUS建立高压输电塔-线耦合体系的精细化模型.利用非线性时程方法分析地震作用下碰撞摆(Pounding Tuned Mass Damper)对输电塔-线体系的减震控制,并与悬挂质量摆(Suspension Mass Pendulum)的减震效果进行对比分析.结果以Kobe地震作用为例,悬挂质量摆控制下输电塔-线体系塔顶位移、加速度和主材轴力峰值减振率分别为29%、23%和26%,碰撞摆控制下的峰值减振率分别为41%、29%和38%,可以看出,碰撞摆的减振效果明显优于悬挂质量摆.结论悬挂质量摆能够有效地抑制结构的不良振动,而碰撞摆的震动控制能力明显强于悬挂质量摆.     

地铁浮置板轨道垂向振动半主动控制与仿真

采用阻尼可调〖JP2〗减振器件对降低地铁浮置板轨道振动具有重要作用,在用磁流变减振器替换浮置板轨道被动钢弹簧器件的基础上,建立了地铁轨道垂向振动力学模型,以抑制浮置板垂向振动来降低列车激振能量向地基的传递为目标,设计了兼顾浮置板振动速度和加速度的磁流变减振模糊控制、仅通过抑制浮置板振动速度来减振的天棚控制,分别对磁流变减振器阻尼值进行半主动控制。搭建了地铁浮置板轨道垂向振动半主动隔离仿真平台并进行了不同减振方式的仿真实验。结果表明,地铁浮置板轨道采用可控阻尼的磁流变减振器时,其低频减振效率较被动钢弹簧器件提高了18%~28%,具有明显的优势,且基于磁流变减振器的地铁轨道振动模糊控制优于天棚控制效果。     

高阻尼橡胶剪切型拉索减振器

为控制大跨度斜拉桥拉索的大幅振动，研究了应用高阻尼橡胶剪切型阻尼器进行拉索减振，利用高阻尼橡胶剪切耗能优于挤压耗能的特性，提出了一种简便可行的外置式拉索减振器的设计方法；讨论了减振器刚度、安装位置、橡胶材料、拉索长度等参数对减振效果的影响；最后将其与粘性剪切型拉索减振器进行了比较。结果表明，高阻尼橡胶剪切型减振器具有更好的减振性能。     

磁流变减振器在半主动振动控制中的应用

以悬架系统为例，对采用磁流变减振器半主动控制系统的的振动特性进行分析，与传统被动悬架系统相比，其性能好，且无须向系统输入能量。分析结果表明，采用较大的阻尼时，半主动控制系统可以在全频率范围内起到减振效果，磁流变减振器是一种有发展前景的可控减振环节。     

金属橡胶非线性减振系统混沌特性研究

对金属橡胶非线性减振系统的混沌特性进行了研究,建立了系统的力学模型,对减振器进行了静、动态试验,识别了减振器的各参数,通过求解系统响应随激励参数变化的分岔图,确定了系统产生混沌时激励力和频率的取值,采用Runge-Kutta法求解并绘制了系统的位移时间历程图、相图、Poincaré映射图和频谱图,计算了Lyapunov指数最大值,并在Adams软件环境下进行了仿真试验验证,证明了金属橡胶非线性减振系统具有混沌振动特性.      

内燃机轴系扭振／弯曲振动减振器的试验研究

通过试验研究了内燃机轴系的扭振／弯曲振动减振器的参数扭振特性及发动机整机振支 和影响，建立了此类减振 器的模型，并从理论上对试验结果进行了讨论与分析。     

基于永磁体的磁力减振器的应用研究

将永磁体与传统弹簧并联做成一种新型减振器 ,克服了单一磁悬浮减振器大距离减振效果不好以及传统减振弹簧的适应范围小等缺点 ,并将该减振器应用与汽车驾驶舱减振系统中 ,通过matlab数值分析方法 ,对该减振系统的减振性能进行了数值模拟 ,结果表明 ,该系统具有比一般隔振系统更好的高频隔振特性。     

基于永磁体的磁力减振器的应用研究

将永磁体与传统弹簧并联做成一种新型减振器，克服了单一磁悬浮减振器大距离减振效果不好以及传统减振弹簧的适应范围小等缺点，并将该减振器应用与汽车驾驶舱减振系统中，通过mallab数值分析方法，对该减振系统的减振性能进行了数值模拟，结果表明，该系统具有比一般隔振系统更好的高频隔振特性。     

发动机曲轴橡胶扭转减振器稳健性优化匹配

利用分数导数动力学模型描述橡胶扭转减振器的非线性动态特性,根据系统能量等效思路,将分数导数模型等效为"质量-弹簧-阻尼"模型,并建立带有橡胶扭转减振器动力学模型的发动机曲轴系统集总参数模型;接着采用遗传算法对设计参数进行初步优化,然后应用Taguchi方法进行橡胶扭转减振器稳健性优化匹配;最后在优化结果的基础上,试制不同组合设计参数的橡胶扭转减振器,并开展相关试验验证匹配了不同橡胶扭转减振器的曲轴轴系的扭振减振效果.验证结果表明:分数导数扭转减振器动力学模型可用于发动机曲轴扭振特性的分析,对橡胶扭转减振器进行稳健性优化匹配可得到在现有条件下最佳的减振效果.     

二维板式磁流减振器的力学建模与实验分析

针对工程中二维减振需求,设计了一种二维板式磁流变减振器.基Navier-Stokes方程建立了二维平面内减振器的速度和压力分布模型,以及阻尼力计算模型,从理论角度定性分析了结构物理参数工作间隙δ、中间滑板长度和宽度a对减振器的阻尼力的影响,并在二维振动试验台上进行减振实验,分析励磁电流对二维板式磁流变减振器的减振性能的影响.实验表明:当选用适当的磁流变流体后,库仑阻尼力对磁流变减振器阻尼力的影响较大,随着励磁电流的增大磁流变减振器阻尼力变大,系统在两个方向上的振幅均逐渐减少,最大减幅为2. 595 6倍,证实了二维板式磁流变减振器的结构设计是合理的.     

振动压路机振动轮—土壤系统动力学分析

根据振动压路机的载荷特征,选择典型的土壤介质,在三轴仪上进行静、动态压实试验,将压实时过程分为三种不同的变化阶段,并给出不同阶段的土训性能刚度,针对振动轮与机架间的单个橡胶减振器进行了动态性能试验研究,分析了振动轮减振支承系统动力刚度、为振动压路机的系统研究提供了依据,在振动轮－土壤系统数学模型基础上,根据振动轮系统的响应特征,形成了振动压实下土壤基础密实程度在线监测的理论基础,并研制开发了土训基础密实程度在线监测系统。