断油时挤压油膜阻尼器的空气气穴流型及减振特性实验研究

针对挤压油膜阻尼器在断油的工况下开展实验研究,考察阻尼器的气穴现象及其对阻尼器减振特性的影响,结果表明在供油压力较低的工况下,当轴径偏心率仅为0.13时,阻尼器便从外界吸入空气到阻尼器油腔内,气液两相流的流型呈周期性变化,且多为非均相流;在气穴的影响下,阻尼器油腔内出现恒压区,油膜压力大幅减小;等效油膜阻尼系数呈周期性变化,阻尼效果减弱;阻尼器轴径偏心率越大,空气吸入量越大,阻尼器的油膜压力和等效阻尼系数越低。     

Duffing系统在双参数平面上的动力学特性分析

将单参数最大Lyapunov指数的计算推广到双参数平面上,数值计算Duffing系统在双参数平面上的最大Lyapunov指数,得到系统在参数平面上周期运动、混沌运动、各种分岔曲线的参数区域;结合系统单参数分岔图、相图、庞加莱截面图讨论了系统在参数平面上的分岔混沌过程以及阻尼系数对系统双参数特性的影响。结果表明:在双参数平面上系统出现了周期跳跃、周期倍化分岔、叉式分岔等复杂的分岔曲线,而且这些分岔曲线随阻尼系数的增加不断发生着复杂变化;得到系统在以往单参数分岔过程中很少出现的分岔曲线相交、嵌套、演变等特殊现象;阻尼系数对系统双参数耦合动力学特性有重要的影响。本文对工程中其它多参数系统的参数耦合特性的研究具有一定的参考价值。     

多稳态系统随机P-分岔现象电路实验研究

随机动力学实验验证是非线性随机动力学研究的难点问题。本文基于van der Pol电路,重点讨论多稳态系统中的随机P-分岔现象,分别探究了噪声强度、阻尼系数变化对随机动力学响应的影响,定性验证了随机P-分岔结果,即噪声强度、阻尼系数变化都能导致幅值概率密度峰的数目变化。为进一步开展多稳态系统随机动力学实验研究奠定较好的基础。     

电流变阻尼器的动态特性实验研究

设计制造了一种多层滑动极板式电流变阻尼器，使用自制的电流变液，采用正弦激励，进行了这种电流变阻尼器的阻尼特性试验。研究了电流变阻尼器的载荷－位移迟滞特性和载荷－速率迟滞特性，同时研究分析了这种电流变阻尼器的周期能耗特性及等效粘性阻尼特性。结果表明，阻尼器的周期能耗量随外加电场强度的增加而增加，外加电场强度越大，阻尼器的等效阻尼系数越大。阻尼器的阻尼特性体现为库仑阻尼和粘性阻尼的组合，其中随外加电场强度可控的主要是库仑阻尼力，而且库仑阻尼力不仅与外加强度有关，也与阻尼器的运动速度有关。该阻尼器系统是一个强非线性系统，极板间电流变液在低剪切应变率时表现为Bingham塑性流体，在高剪切应变率时流变性态比较复杂，导致载荷－速率迟滞环出现多区域闭合现象。     

三自由度齿轮系统的双参数分岔与全局特性研究

以三自由度齿轮系统为研究对象,通过构造参数平面内不同运动类型的边界线算法,得到了系统在参数平面内的分岔曲线。为了判断分岔曲线的分岔类型,构造了三自由度齿轮系统Poincaré映射的Jacobi矩阵及Floquet乘子算法。结合系统的分岔图、最大Lyapunov指数图(TLE)、相图、Poincaré映射图和Floquet理论,讨论了双参数平面上系统的分岔特性以及参数平面内系统动力学特性的演变,并利用胞映射法对系统随啮合频率变化下的全局动力学特性进行了研究。结果表明:系统在参数平面k-ξ33内存在倍化分岔曲线、鞍结分岔曲线、Hopf分岔曲线等;阻尼系数越大,综合误差越小,系统运动越稳定;鞍结分岔对系统的全局稳定性影响较大,而Hopf分岔对系统的全局稳定性影响较小。研究结果可为齿轮系统设计和参数选择提供理论依据,研究方法也适用于其它非线性系统的双参数分岔分析。     

基于轨迹图法的半球谐振陀螺动力学模型描述

谐振子弹性系数和阻尼系数的不对称是引起半球谐振陀螺漂移的主要原因。根据半球谐振陀螺的动力学模型,用轨迹图法对谐振子的振动特性进行了研究。轨迹图直观地反映了谐振子的振动特性。当谐振子处于理想状态并且有角速率输入时,谐振子的轨迹图是以一定的角速率进动的标准椭圆。谐振子的非理想性严重影响陀螺的正常工作。当谐振子弹性系数不对称时,谐振子的轨迹图会发生明显变形。阻尼系数的不对称会导致振动平面向最低阻尼轴漂移。因此,消除弹性系数和阻尼系数不对称的影响对提高半球谐振陀螺的精度有重要意义。     

随机激励下新型牵引式悬架系统的P-分岔分析

针对一种新型牵引式后悬架系统,本文建立了考虑刚度非线性和阻尼非线性的七自由度整车模型;通过分析车身振动位移与加速度的稳态概率密度曲线,研究了改进结构前后的悬架系统的随机P-分岔现象以及路面等级、车速、悬架刚度和悬架阻尼的变化对悬架系统发生随机P-分岔现象的影响。结果表明:改进后的结构发生了随机P-分岔现象;车速、悬架刚度、悬架阻尼的变化与引发悬架系统发生随机P-分岔有关,路面不平度的改变与引发随机P-分岔无关。通过分析车身加速度的概率密度曲线可以看出:改进结构后,汽车平顺性变好;随着悬架刚度、悬架阻尼、车速和路面等级的增加,汽车的平顺性变差。     

基于随动坐标系的开裂纹转子系统转动阻尼对振动稳定性影响的研究

区分固定阻尼和转动阻尼的情况下,建立了基于Lagrange方程的随动坐标系下开裂纹转子的运动方程。在此基础上采用了基于Routh-Hurwitz判据的根轨迹法,做出了裂纹转子非线性振动的坎贝尔图、衰变率图、根轨迹图;以此为依据分别研究了无阻尼开裂纹转子、具有一定比例的粘滞阻尼开裂纹转子运动稳定性。从而得出粘滞阻尼、粘滞阻尼中不同转动阻尼所占的比例以及对系统稳定性的影响,为裂纹转子故障诊断和不稳定振动控制提供了理论依据。     

设置粘弹性阻尼耗能框架结构减震性能分析

研究粘弹性阻尼器对框架结构的减震性能,分析该阻尼器的阻尼参数对框架结构地震反应的影响,给出设置阻尼器后结构地震作用的计算方法。对设置粘弹性阻尼器框架结构振动方程进行傅里叶变换,求解该振动方程的频域解,再通过傅里叶逆变换得出该方程的时域解,由此研究阻尼器的阻尼系数C_d和松弛时间系数η等对结构地震响应的影响。在此基础上,提出粘弹性阻尼器的阻尼系数在各楼层经济分布的实用计算公式,并对设置粘弹性阻尼器框架结构地震作用给出计算方法,分析结构各楼层的地震作用及结构各振型的底部剪力。研究表明,设置于框架结构的粘弹性阻尼器宜控制其松弛时间系数η≤0.5～0.7。     

挤压油膜阻尼器—滑动轴承—刚性转子系统的稳定性及分岔行为

对挤压油膜阻尼器－滑动轴承－转子系统的稳定性及分岔行为进行了研究，由于该动力系统为一强非线性系统，具有复杂的非线性现象。本文采用Ｆｌｏｑｕｅｔ理论对其周期解的稳定性进行了计算分析：随着系统参数的变化，该系统将出现稳态周期解、准周期分岔、倍周期分岔。文中也对系统平衡点的稳定性进行了分析，讨论了Ｈｏｐｆ分岔行为。     

高速铁路连续梁桥的共振响应与振动控制研究

以液体粘滞阻尼器为振动控制外部装置,主桥采用欧拉伯努利梁,通过中国和谐号动车组CRH380AL、日本新干线Shinkansen700和欧洲高速列车HSLMA8三种不同类型的高速列车对比,模拟分析了高速列车作用下桥梁结构共振响应的影响因素,以及粘滞阻尼器的阻尼系数与安装位置对桥梁结构振动响应的减振效果。研究结果表明,（1）合理有效地布置列车荷载轴距,可使桥梁结构发生基频共振的列车时速在运营时速之外,避免了桥梁结构发生较大振动峰值响应,即桥梁结构的基频共振;（2）随着粘滞阻尼器阻尼系数的增大,桥梁的加速度峰值在列车不同时速下均在减少,对桥梁振动有着不同程度的减振效果;（3）通过合理安置液体粘滞阻尼器,可有效降低高速列车作用下桥梁结构的共振响应;（4）随着粘滞阻尼器与主梁的连接点位置逐渐远离支座,粘滞阻尼器的减振效果逐渐明显;（5）随着粘滞阻尼器与桥台的连接点位置逐渐靠近支座,粘滞阻尼器的减振效果略有提升,但不明显。     

架空输电线防振锤阻尼特性实验研究

本文利用梁的振动理论对防振锤的阻尼特性进行研究。通过正弦激励下的共振驻留法,分别对不同型号以及同种型号不同锤头质量的防振锤进行振动实验,应用能量平衡原理得到了防振锤的阻尼特性曲线,分析了不同模态响应在阻尼耗能中的贡献。考虑不同类型阻尼对于减振性能的作用,在Lazan阻尼假设的基础上,利用经验公式推导了阻尼系数计算公式。结果表明,钢绞线变形大小直接影响防振锤的阻尼值大小;阻尼对减小共振频率附近的受迫振动幅值作用明显,验证了防振锤的减振性能;同时锤头质量的变化可以影响阻尼曲线的变化。以上结论可为防振锤的防振设计和应用提供参考。     

时滞耦合质量摆动力吸振器减振系统的等峰优化理论与实验

摆式调谐质量阻尼器因其便于安装、维修、更换,且经济实用,广泛应用于结构减振.它通过将摆的自振频率调谐到接近主系统的控制频率,使摆产生与主系统相反的振动,从而抑制或消除主系统的振动.本文通过对主系统无阻尼的被动减振系统和主系统有阻尼的时滞反馈主动减振系统进行多目标优化设计,实现了对主系统幅频响应曲线的等峰控制和共振峰与反共振峰差值的有效控制.首先,建立了时滞耦合质量摆动力吸振器减振系统的力学模型和振动微分方程,通过对主系统无阻尼的被动减振系统进行等峰优化,获得了减振系统的最优频率比和质量摆的最优阻尼比.对于主系统存在阻尼的被动减振系统,在该优化参数下主系统的幅频响应曲线等峰优化失效.其次,对于主系统存在阻尼的时滞反馈优化控制系统,采用CTCR方法得到了反馈增益系数和时滞的稳定区域.在保证系统稳定的前提下,通过调节反馈增益系数和时滞量两个控制参数能够实现对主系统幅频响应曲线的等峰控制.再次,对共振点处主系统振幅放大因子时滞敏感度和反馈增益系数敏感度进行分析,表明共振点幅值对反馈增益系数比对时滞更为敏感.最后,通过实验分别在频域和时域内对理论结果进行了验证.研究表明,通过采用时滞反馈对摆式调...     

Magnetorheological damping and semi-active control of an autoparametric vibration absorber

A numerical study of an application of magnetorheological (MR) damper for semi-active control is presented in this paper. The damper is mounted in the suspension of a Duffing oscillator with an attached pendulum. The MR damper with properties modelled by a hysteretic loop, is applied in order to control of the system response. Two methods for the dynamics control in the closed-loop algorithm based on the amplitude and velocity of the pendulum and the impulse on–off activation of MR damper are proposed. These concepts allow the system maintaining on a desirable attractor or, if necessary, to change a position from one attractor to another. Additionally, the detailed bifurcation analysis of the influence of MR damping on the number of periodic solutions and their stability is shown by continuation method. The influence of MR damping on the chaotic behavior is studied, as well.     

负刚度时滞反馈控制动力吸振器的等峰优化

相比于传统动力吸振器, 负刚度动力吸振器同时具有更好的减振能力和更宽的有效减振频带宽度, 为了进一步降低共振峰幅值, 在负刚度吸振器系统耦合时滞反馈控制. 对负刚度时滞反馈控制动力吸振器系统进行等峰优化设计, 优化设计的准则是:第一和第二共振峰的峰值相等; 同时兼顾两个目标, 一个目标是在优化时的最大共振峰幅值小于被动负刚度吸振器系统的反共振峰幅值, 另一目标是在优化时共振峰幅值与反共振峰幅值差小于被动吸振器系统. 接着, 通过设计和调节负刚度系数、吸振器阻尼系数和时滞反馈控制系数对控制系统进行等峰优化设计. 最后, 在降低幅值的同时, 分析结构参数对有效减振频带宽度的影响. 经过等峰优化之后, 选择本文的一组结构参数与两个典型的模型进行对比. 为了定量比较不同模型的降幅效果, 定义了减幅百分比, 研究发现在有效减振频带区间内减幅百分比超过40%以上. 结果表明, 通过等峰优化准则对结构参数进行优化设计和调节增益系数和时滞量, 共振峰幅值的减幅百分比也近似达到40%, 也可以调节增益系数和时滞量, 使得幅频响应曲线具有较宽的有效减振频带和较低的共振峰幅值与反共振峰幅值的差值.      

Inner mass impact damper for attenuating structure vibration

The behaviors of a vibration system suppressed with an impact damper are investigated, where the impact damper is simplified as a combination of spring and viscous damping. The analytical theory for the optimal impact control algorithms for impact damper is developed, and the accurate expressions are derived for the optimal values of the impact damper damping and initial displacement in a single-degree-of-freedom structure. The relation between coefficient of restitution and impact damping ratio is obtained. The investigation shows that the effective reduction of the vibration response is nearly independent of the number of impacts, but primarily related to the type of collision which the impact mass collides with the main mass face-to-face. This theory is generalized to continuous structures. An example of an impact damper in a rotating cantilever beam demonstrates that the impact dampers are suitable for attenuating the impulse response of structures unconditional stable without the requirement of the accuracy of the modal information.     

Fluid formulae for damping changeability conceptual design of railway semi-active hydraulic dampers

Damping changeability design and evaluation is the most fundamental issue at the beginning of any new railway semi-active hydraulic damper development. Therefore, physical fluid mechanics for the calculation of basic structure and resistance parameters of the damper should be carefully studied in the conceptual phase. Fluid formulae for changeable damping performance evaluation of two commercial railway semi-active hydraulic dampers are established. Simulation results show that the damper switched by high-speed solenoid valves obtains a wide range of changeable damping coefficients, which guarantees the absorption of a wide spectrum of vibrations; however, a different low cost damper regulated with an inversely proportional relief valve, whose Force-velocity characteristics share the same rising curve, is relatively limited in damping ability. In order to overcome the drawback of the latter one with no obvious cost increase, a new semi-active hydraulic damper which is regulated by a simple proportional throttle valve is proposed. Continued fluid formulation and simulation suggests that the damper can change its damping force rising curves or “effective” damping coefficients continuously, within a considerably wide range. Thus, fluid formulae explicitly established in this study are of significance in the damping changeability conceptual design, further refinement and control design for the three semi-active hydraulic dampers. The proposed new damper, which has both a simple configuration and an easy-to-control ability, might be feasible for industry applications.     

Influences of aerodynamic loads on hunting stability of high-speed railway vehicles and parameter studies

The influences of steady aerodynamic loads on hunting stability of high-speed railway vehicles were investigated in this study.A mechanism is suggested to explain the change of hunting behavior due to actions of aerodynamic loads：the aerodynamic loads can change the position of vehicle system（consequently the contact relations）,the wheel/rail normal contact forces,the gravitational restoring forces/moments and the creep forces/moments.A mathematical model for hunting stability incorporating such influences was developed.A computer program capable of incorporating the effects of aerodynamic loads based on the model was written,and the critical speeds were calculated using this program.The dependences of linear and nonlinear critical speeds on suspension parameters considering aerodynamic loads were analyzed by using the orthogonal test method,the results were also compared with the situations without aerodynamic loads.It is shown that the most dominant factors a ff ecting linear and nonlinear critical speeds are different whether the aerodynamic loads considered or not.The damping of yaw damper is the most dominant influencing factor for linear critical speeds,while the damping of lateral damper is most dominant for nonlinear ones.When the influences of aerodynamic loads are considered,the linear critical speeds decrease with the rise of cross wind velocity,whereas it is not the case for the nonlinear critical speeds.The variation trends of critical speeds with suspension parameters can be significantly changed by aerodynamic loads.Combined actions of aerodynamic loads and suspension parameters also a ff ect the critical speeds.The effects of such joint action are more obvious for nonlinear critical speeds.     

FREE VIBRATION OF TAUT CABLE WITH DAMPER AND PARALLEL SPRING

分析了拉索-并联弹簧-阻尼器系统的自由振动特性,由系统的运动方程及边界条件 得到其复特征值方程。进一步研究了系统的极限解,由此讨论了拉索-并联弹簧-阻尼器系统的模态变化分区现象。以拉索-并联弹簧-阻尼器系统的二阶模态解为例,给出了模态频率和阻尼比的变化分布区间及其对应振型的变化情况。讨论了系统分区中存在的模态交叉现象;同时也讨论了斜拉索垂度对于一阶振动模态变化规律的影响。研究表明拉索-并联弹簧-阻尼器系统的振动模态演化因并联弹簧-阻尼器的位置不同而存在的明确的分区现象;安装并联弹簧和阻尼器后拉索的模态阻尼比和模态频率均可明显提高。