变截面多稳态梁结构减振吸能分析与优化设计

基于多稳态梁结构具有吸能且可重复使用的特点,本文研究包含变截面多稳态梁的单胞结构及其周期性排布的减振吸能效应及其优化设计方法。对多稳态结构进行考虑几何非线性的位移加载/卸载有限元仿真,根据其载荷-位移曲线分析多稳态结构的减振吸能原理,并研究串联与并联周期性排布形式对结构整体吸能特性的影响规律。研究基于多参数调控的变截面梁结构形状表征方法,根据多稳态结构储能特点建立变截面多稳态单胞结构的结构优化模型,通过求解优化问题获得总质量不变条件下最优变截面梁结构形状。进一步地通过对优化结果的有限元分析验证优化的有效性,并对结构进行瞬态冲击荷载下动响应分析,证明多稳态结构的冲击保护作用。     

并联式承载减振一体的整星隔振研究

整星隔振是一种改善卫星振动环境的有效措施,传统整星隔振方案主要通过在卫星与火箭之间插入柔性、高阻尼结构.该方案因串联柔性元件,在实现减振的同时,也导致卫星分支(卫星、卫星支架、过渡支架)及整个运载火箭的模态频率大幅降低和卫星振动位移的显著增大.前者严重影响运载火箭飞行特别是末级飞行的稳定性;后者则会大幅减小卫星与整流罩的动态间隙,严重时可能导致卫星与整流罩碰撞.为了解决串联式整星隔振存在的问题,本文提出了一种在原主承力(过渡支架)结构中并联阻尼元件的整星隔振方案,该方案不改变卫星分支结构形式、连接关系,不影响卫星分支主承力结构的强度和刚度.根据柔性航天器的特点,建立了多自由度系统动力学模型,通过仿真分析研究了不同阻尼特性对系统共振频率附近传递特性的影响,得到了增大阻尼可有效改善系统各阶共振频率附近的振动传递特性.根据某运载火箭的外激励特点、过渡支架结构形式、卫星减振需求,设计的一种黏性阻尼器及其安装支架,通过在过渡支架均匀分布8个减振单元,构建了并联式承载减振一体的整星隔振方案,有限元分析和试验结果表明,该方案与无减振状态相比,卫星分支频率变化小于±5％,共振频率处传递特性改善30％~40％.      

基于组合滑模控制的绝对重力仪两级主动减振设计

针对环境振动作用于参考棱镜,影响激光干涉式绝对重力测量精度的问题,提出一种超低频两级弹性主动减振控制方案,其模型参考控制采用了基于全局鲁棒因子和双幂次趋近律的组合滑模算法来实现。该方案的工作原理是由高分辨率加速度计作为振动敏感元件来检测振动信号,通过组合滑模算法模型参考控制音圈电机反作用于两级主动减振平台,消减载荷平台的垂直方向微振动位移以达到减振的目的。仿真分析表明,该方案对本征频率小于等于0.05 Hz的振动减振效果明显,在0.01～2 Hz的频段具有85%以上的减振能力,优于一般模型参考滑模控制20%～40%。     

多重开孔式声子晶体隔声特性研究

设计了一种多重开孔式局域共振声子晶体结构,结合有限元方法计算结构的带隙和隔声特性,并进一步分析了影响隔声效果的因素.结果表明,该结构在41～1500 Hz范围内存在一个较宽的完全带隙和两个较宽的方向带隙.隔声峰出现的位置与带隙频率范围相对应.通过增加内部金芯体的半径,减小包覆层硅橡胶孔的尺寸,可以取得更好的隔声效果.通过在结构中新增一层复合层,可使整体结构的隔声性能进一步优化.     

力锤敲击作用下内嵌自主移动钢球欧拉梁碰撞减振性能研究

结合内嵌自主移动质量子系统梁／板实验平台实验结果,对力锤敲击作用下,内嵌自主移动钢球欧拉梁碰撞减振系统进行研究。采用线性弹簧-阻尼模型模拟钢球与梁之间的碰撞机制,通过分析建立了整个碰撞系统的分段线性动力学方程;运用无量纲化、假设模态法及高阶模态截断等方法导出系统的状态空间方程。数值计算结果表明,内嵌自主移动钢球对欧拉梁...     

斜拉索基于最优控制力的振动控制

采用Spencer的MR模型对斜拉索和MR阻尼器组成的系统进行了动力分析.基于最优控制力将主动控制算法(线性最优控制算法、特征结构配置法)与施加电压的切换方法(剪切优化控制法、基于阻尼器出力和速度法)有机结合,并考察了MR阻尼器安装位置、斜拉索基频及激励荷载大小等各种因素对MR阻尼器制振效果的影响.研究结果表明:MR阻尼器对斜拉索半主动控制的减振效果优于最优的被动控制,并优于最优的粘性油阻尼器.     

环状丁基橡胶结构件压缩特性

橡胶件在工程上有着广泛的应用，例如机床车辆、船舶、汽车、飞机、桥梁及仪表等。由于橡胶件良好的减振作用，近年来也尝试应用于工程结构设计中。本例即为采用橡胶材料的压缩环作为工程支承结构件，其作用原理为(见图1)：利用橡胶的“不可压缩性”(承载变形时仅仅是形状的改变，而体积几乎保持不变)，将压缩环置于规定形状空间内，对压缩环施加轴向载荷，使其产生径向扩张，从而对被支承件产生径向支承作用，同时还可起减振作用。     

磁约束双层夹心悬臂梁的振动分析

采用在约束层端部上设置永磁体的新方法可使阻尼层获得比传统约束阻尼处理方法更高的剪应变，从而增强粘弹层的阻尼耗能，降低共振峰。本文应用Hamilton原理，推导了全覆盖双层约束阻尼悬臂梁的运动方程，对模型进行了实验验证；分析了不同物理和几何参数下该方法的减振效果。研究表明，磁约束能提高阻尼减振效果。随着阻尼层厚度的增加，无磁约束的共振峰降低较少，而有磁约束的共振峰急剧降低，减振效果明显。阻尼层剪切模量G的变化对磁约束减振效果的影响较大；当G小于一定值时，减振效果明显，但当G大于一定值时，减振效果急剧降低。在不同的约束层弹性模量和厚度下，磁约束仍起作用。此外，分析了具有较大控制力的主被动混合磁约束振动控制方法的可行性。     

内嵌流体自适应减振方法(IVFUM)中流体运动数值模拟

针对内嵌流体自适应减振方法(IVFUM)和所完成的内嵌流体Euler梁(BIFS)稳态减振试验,进行了对应的流体动力学数值分析。在BIFS定频简谐激励下,根据振动梁模态分析和稳态响应理论,将本意上的流固耦合模型,通过构建流体活动边界,近似简化为半充液腔的纯流体动力学问题。梁在一阶与二阶主振动下FLUENT数值计算所得流腔中的自由液面形状与试验结果基本一致;计算流体自由表面形状、速度场和压力场性态较好地揭示了腔内流体运动的规律和流体-柔性梁力学互动特征,定性和半定量地说明了内嵌式粘性流体单元(IVFU)对柔性梁减振的内在机理和有效性。     

变频单TMD对框架结构的减振效果分析

变频单TMD系统是对普通单TMD系统的改进,在普通单TMD系统的基础上提供附加刚度,并通过位移条件控制该附加刚度是否参与TMD系统的工作.变频单TMD系统在不同位移条件下具有不同的频率,具有MTMD(Multiple Tuned Mass Damper)的性能和优点,能减小结构多个自振频率引起的较大的动力响应,显著提高结构的振动控制效果.将变频单TMD系统应用于高层框架结构,分析其动力响应.计算结果表明,变频单TMD系统能有效减小结构的动力响应,与普通单TMD相比,减震效果更为显著.