复合隔减振装置力学性能及受控结构分析

作     者：杨千秋 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐赵东

授予年度：2015年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：复合隔减振装置 性能试验 力学模型 载荷平台结构 

摘      要：载荷平台结构是专属仪器设备的工作载体,其承载力因其特殊用途会达到较大数量级。由于所处的工作环境十分复杂,振源激励具有很宽的频率范围(0～500Hz),载荷平台的振动不仅十分复杂,而且伴随着多个方向的同时振动,这些不利因素将导致仪器设备精度降低和使用寿命缩短。因此,载荷平台结构的隔减振要求突出体现在高性能、宽频率范围以及高稳定性。如何使载荷平台满足隔减振要求,是对现有隔减振装置的性能、高耗能材料应用及结构设计方案的严峻考验,在这些方面存在着许多问题有待进一步解决和完善。本文以用于载荷平台结构的新型隔减振装置为研究对象,结合国内外的最新研究进展,开展了以下几个方面的研究：研究分析了复合隔减振装置的力学性能;建立了复合隔减振装置的力学模型;分析了加入复合隔减振装置平台结构的动力响应。以下为本文的主要研究内容及有关结论：(1)针对载荷平台结构的工作环境及受力特点,引入了一种新型复合隔减振装置。该装置融合了高耗能粘弹性技术、粘滞流体技术和空气弹簧技术,不仅具有良好的竖向隔减振性能,而且连接性能好、稳定性高,适用于载荷平台的隔减振。(2)对复合隔减振装置进行了竖向性能试验,并对数据进行分析。试验分析表明：加载频率、位移幅值均复合隔减振装置的各项性能参数有着一定影响;复合隔减振装置的动态性能参数,如储能模量G1、损耗模量G2和损耗因子η,均随着频率的增大而增大,随着位移幅值的增大而减小;每圈耗能Ed随着频率与位移幅值的增大而增大。(3)从动力学平衡方程入手,提出了复合隔减振装置的力学模型,该力学模型能够同时考虑粘弹性材料贡献力、粘滞流体(硅油)贡献力和空气弹簧贡献力,并将该力学模型的计算值与试验结果进行了分析对比。对比分析结果表明：建立的复合隔减振装置的力学模型能够与试验结果吻合较好,具备较高的精度,能够为工程应用提供理论基础。(4)基于本文所提出的复合隔减振装置力学模型,并结合实际平台结构,对加入复合隔减振装置的平台结构进行了动力学建模,并在MATLAB环境下对平台结构进行了不同激励作用下的动力反应分析,得到时程响应。分析结果表明：加入复合隔减振装置的平台结构的动位移符合限值要求,加速度时程显著降低。