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仿脊柱隔振器振动特性分析

振动与冲击 2022年第8期41卷 231-237页

作者：李小彭王政浩王碧涵吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130025 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

受人体脊柱负重减振作用的生物学启发,设计了一种多层节状连接仿生隔振器。分析不同设计参数对隔振器静态刚度和承载能力的影响,由拉格朗日动力学公式建立了隔振系统动力学方程,利用谐波平衡法对动力学方程进行求解,分析不同设计参数对... 详细信息

受人体脊柱负重减振作用的生物学启发,设计了一种多层节状连接仿生隔振器。分析不同设计参数对隔振器静态刚度和承载能力的影响,由拉格朗日动力学公式建立了隔振系统动力学方程,利用谐波平衡法对动力学方程进行求解,分析不同设计参数对隔振器位移传递率的影响,通过四阶龙格库塔法求出数值解并与谐波平衡法的解析解进行对比,验证了该研究结论的正确性。研究结果表明:隔振器静态刚度具有明显非线性特性,通过设计参数的调节可使隔振器在工作范围内获得正刚度、零刚度或负刚度;满足正刚度条件时降低刚度比、增加初始角度可提高隔振器承载能力;改变隔振器设计参数如增加层数、减小初始角度、降低刚度比可显著降低隔振器位移传递率。研究结果对仿脊柱隔振器的工程应用具有指导意义。

关键词：隔振器仿生结构谐波平衡法

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一种复合式非线性低频隔振器的隔振特性分析

船舶力学 2022年第7期26卷 1077-1087页

作者：李小彭孙万琪尚东阳轩诗雨吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130025 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

抑制舰船动力设备的低频振动是一个热点问题。利用斜置式惯容结构获得非线性特性,并将其与经典ISD(inerter-spring-damper)隔振器相结合,构造一种复合式非线性低频隔振(CNI)系统。基于谐波平衡法对谐波激励下隔振系统的稳态响应及力传... 详细信息

抑制舰船动力设备的低频振动是一个热点问题。利用斜置式惯容结构获得非线性特性,并将其与经典ISD(inerter-spring-damper)隔振器相结合,构造一种复合式非线性低频隔振(CNI)系统。基于谐波平衡法对谐波激励下隔振系统的稳态响应及力传递率进行分析,研究惯质比和弹簧刚度对于隔振效果的影响,并与经典ISD隔振器及经典QZS(quasi-zero stiffness)隔振器进行对比。结果表明,该复合式非线性低频隔振器拥有更宽的隔振频带及更优的力传递性,这些发现能够为舰船低频隔振器的设计提供新的思路。

关键词：隔振器惯容器舰船动力设备低频隔振谐波平衡法

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惯容超材料扭振隔振器理论和试验研究

东北大学学报（自然科学版） 2023年第5期44卷 651-659页

作者：朱清东陈亚强吴超姚红良东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

针对目前超材料结构在低频抑振时质量和体积过大的问题,提出了惯容超材料扭振隔振器.首先设计了惯容超材料隔振器的具体结构,并分析了其相对于传统超材料隔振器的优点.其次分析了中介轮传动机制,在建立惯容超材料隔振器动力学方程的基础... 详细信息

针对目前超材料结构在低频抑振时质量和体积过大的问题,提出了惯容超材料扭振隔振器.首先设计了惯容超材料隔振器的具体结构,并分析了其相对于传统超材料隔振器的优点.其次分析了中介轮传动机制,在建立惯容超材料隔振器动力学方程的基础上,得出了惯容超材料隔振器能带结构图与超材料隔振系统传输曲线,并进一步探究从动金属盘直径及单胞数对惯容超材料隔振器抑振效果的影响,通过试验对所设计惯容超材料隔振器进行了扭振抑制的效果验证.结果表明,所设计惯容超材料隔振器最大振动衰减可达-60 dB,能够有效地抑制转子系统的低频扭转振动,从而满足实际工程需要.

关键词：转子系统超材料结构扭振抑制惯容技术隔振器

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非光滑准零刚度隔振器实验研究

Acta Mechanica Sinica 2023年第6期39卷 136-152页

作者：曾嵘文桂林周加喜殷珊王强伍新 State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacture for Vehicle Body Hunan UniversityChangsha 410082China School of Mechanical Engineering Yanshan UniversityQinhuangdao 066004China School of Mechanical Engineering Hunan Institute of EngineeringXiangtan 411104China

理论上,与传统准零刚度隔振器(QZS)相比,含限位结构的准零刚度隔振器具有更低的位移传递率峰值和更宽的隔振频率范围.但是,目前还没有相关的实验研究证明这一理论结果的正确性.因此,为了研究含限位准零刚度隔振器在实际应用过程中的隔... 详细信息

理论上,与传统准零刚度隔振器(QZS)相比,含限位结构的准零刚度隔振器具有更低的位移传递率峰值和更宽的隔振频率范围.但是,目前还没有相关的实验研究证明这一理论结果的正确性.因此,为了研究含限位准零刚度隔振器在实际应用过程中的隔振特性,本文设计制作了相应的结构,并进行了动力学实验.首先,根据赫兹接触理论,建立了含限位结构的准零刚度隔振器(QZS-HCM)动力学模型.然后,对隔振器的结构进行设计和加工,制作了QZS-HCM系统,并对系统进行静力学实验来验证理论结果的正确性.接着,在简谐位移激励下,对QZS-HCM系统进行动力学测试,通过分析系统的位移传递率和时间历程来评价系统的隔振性能.同时,将QZS-HCM系统与传统QZS系统的动力学测试结果进行对比,表明QZS-HCM隔振器在大幅值位移激励下具有更低的位移响应峰值和更宽的隔振频带.

关键词：准零刚度隔振器位移传递率赫兹接触理论动力学实验频率范围时间历程隔振性能

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含中间质量改进三参数隔振器动力学特性研究

湖南大学学报（自然科学版） 2022年第8期49卷 72-81页

作者：朱冬梅肖凯莉刘海平北京科技大学机械工程学院北京100083

通过在含X形机构非线性三参数隔振器中引入中间质量,提出一种改进三参数隔振器并建立其理论模型.采用谐波平衡法得到隔振系统的稳态解析解,利用四阶龙格库塔法和多体动力学软件ADAMS验证其正确性.将力传递率作为评价隔振系统动态性能的... 详细信息

通过在含X形机构非线性三参数隔振器中引入中间质量,提出一种改进三参数隔振器并建立其理论模型.采用谐波平衡法得到隔振系统的稳态解析解,利用四阶龙格库塔法和多体动力学软件ADAMS验证其正确性.将力传递率作为评价隔振系统动态性能的技术指标,与传统三参数隔振器以及含X形机构非线性三参数隔振器进行对比,结合工程实际,分别给出3种类型隔振器在多频稳态激励下的时域位移响应,并进行对比研究.分析了该隔振系统的功率流特性以及能量特征,选择隔振系统部分关键设计参数进行影响因素分析.从动力吸振器的角度,讨论了所提模型中非线性连接方式对其减隔振效果的影响.计算结果表明,合理选择中间质量可以在原隔振系统谐振频率附近形成一个反共振低谷,且系统固有频率向低频移动,使隔振系统有效隔振频带变宽;相比于传统三参数隔振器和含X形机构非线性隔振器,隔振系统在低频和高频的隔振性能均得到有效提升;通过力传递率评估设计参数,结果表明各参数均存在最优值;将线性动力吸振器与接地X形机构连接,可进一步改善其减隔振效果.

关键词：非线性分析隔振器谐波平衡法中间质量动力学分析

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惯容⁃橡胶复合隔振器动力学建模及参数识别

振动．测试与诊断 2022年第4期42卷 644-648,821页

作者：温华兵张坤刘伟昝浩江苏科技大学能源与动力学院镇江212003

针对惯容⁃橡胶复合隔振器已有数学模型不精确的问题,考虑隔振器的恢复力,建立基于力⁃位移关系的非线性数学模型。在力学特性试验的基础上,将Bouc⁃Wen模型应用于惯容⁃橡胶复合隔振器以模拟其迟滞特性,采用遗传算法对数学模型中的未知参... 详细信息

针对惯容⁃橡胶复合隔振器已有数学模型不精确的问题,考虑隔振器的恢复力,建立基于力⁃位移关系的非线性数学模型。在力学特性试验的基础上,将Bouc⁃Wen模型应用于惯容⁃橡胶复合隔振器以模拟其迟滞特性,采用遗传算法对数学模型中的未知参数进行识别,利用不同幅值和频率的试验数据对结果进行检验,并应用Simulink工具箱对识别结果进行数值仿真验证。结果表明:遗传算法可以准确识别出模型中的未知参数,激励频率为0.1~5 Hz时,试验值和仿真值的上、下幅值最大偏差分别为7.9%和8.3%;在10 Hz频段内,通过模型得到的传递率与试验传递率之间的平均误差为8%,均与试验数据有较高吻合度,验证了惯容⁃橡胶复合隔振器Bouc⁃Wen模型的正确性。

关键词：惯容器隔振器 Bouc⁃Wen模型遗传算法参数识别

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双对斜杆负刚度机制的恒值QZS隔振器研究

振动与冲击 2024年第2期43卷 52-59页

作者：赵峰霍亚奇陈鹿民杜文辽曹树谦冯桂珍郑州轻工业大学河南省机械装备智能制造重点实验室郑州450000 天津大学机械工程学院天津300072 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043

针对隔振质量偏离静态平衡位置导致准零刚度(quasi-zero stiffness,QZS)隔振器动态刚度增大而影响低频隔振性能的问题,基于双对斜杆负刚度机制,构造了恒值QZS隔振器,推导了隔振器的力和刚度表达式,通过静态平衡点处刚度及刚度二阶导数... 详细信息

针对隔振质量偏离静态平衡位置导致准零刚度(quasi-zero stiffness,QZS)隔振器动态刚度增大而影响低频隔振性能的问题,基于双对斜杆负刚度机制,构造了恒值QZS隔振器,推导了隔振器的力和刚度表达式,通过静态平衡点处刚度及刚度二阶导数等于零的QZS条件,研究了参数影响下的力和刚度特性,获得了非线性刚度、恒值QZS和零刚度的参数条件。根据静态分析,设计了恒值QZS试验模型,通过万能试验机测得试验模型的力位移曲线,与理论值具有较好的一致性。进而采用激光测振仪和振动台开展谐波激励的动态试验,获得了恒值QZS和线性刚度隔振器的位移响应及传递率。动态试验结果表明,恒值QZS隔振器的起始隔振频率小于1.5 Hz,且传递率整体小于线性隔振器的位移传递率,而线性隔振器的起始隔振频率为4.5 Hz。综上,提出的恒值QZS隔振器不仅能实现任意恒值的QZS,并且可采用杆、弹簧方便地获得所需的恒值QZS,具有优越的低频隔振性能。

关键词：准零刚度(QZS) 隔振器位移传递率双对斜杆试验

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大承载隔振器性能设计与试验研究

核动力工程 2024年

作者：李星照马伟杰刘昊文杜新新韩超孙月彭方澜中国核动力研究设计院西北农林科技大学机械与电子工程学院

采用碟形弹簧与磁流变液相结合的方式，针对核动力系统重型设备设计了一种大承载隔振器。该隔振器采用磁流变液阻尼器作为主要阻尼部件，采用小刚度和大刚度碟形弹簧复合组件作为主要承载结构。通过对碟形弹簧复合组件进行分析设计，确... 详细信息

采用碟形弹簧与磁流变液相结合的方式，针对核动力系统重型设备设计了一种大承载隔振器。该隔振器采用磁流变液阻尼器作为主要阻尼部件，采用小刚度和大刚度碟形弹簧复合组件作为主要承载结构。通过对碟形弹簧复合组件进行分析设计，确定复合组件的结构参数，构造隔振器样品。对隔振器样品进行动静刚度和阻尼比性能测试，结果表明该隔振器的额定承载达到11 t，额定承载下固有频率约为6.2 Hz，在主要隔振频率范围内的动刚度和阻尼比性能较为稳定。但动刚度和阻尼比受振动幅度影响较大，当振动幅度由0.05 mm提高至0.2 mm时，动刚度由约100 kN/mm降低至约45 kN/mm，阻尼比由约0.07提高至约0.19。本文研究可为后续工程应用提供技术参考和支撑。

关键词：隔振器大承载碟形弹簧刚度阻尼比

非设计工况下的高静低动隔振器参数的响应影响规律研究

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船舶力学 2021年第12期25卷 1719-1728页

作者：杨志荣柯贤勇赵含饶柱石集美大学轮机工程学院厦门市海洋腐蚀与智能防护材料重点实验室厦门361021 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

本文提出一种由屈曲圆板作为负刚度和线性弹簧并联组成的高静低动隔振器;采用有限元法计算分析其屈曲模态,并对其进行了非线性屈曲分析,验证了其具有高静低动的刚度特性;如隔振器的承载重量选择得当,静平衡位置就位于额定载荷下的准零... 详细信息

本文提出一种由屈曲圆板作为负刚度和线性弹簧并联组成的高静低动隔振器;采用有限元法计算分析其屈曲模态,并对其进行了非线性屈曲分析,验证了其具有高静低动的刚度特性;如隔振器的承载重量选择得当,静平衡位置就位于额定载荷下的准零刚度平衡点,一旦载荷发生改变,过载或者欠载,则会造成静平衡位置偏离设定的静平衡点;建立了考虑载荷缺陷的高静低动隔振器的非线性动力学模型,进一步采用谐波平衡法分析其响应,讨论了系统参数的响应影响规律。分析结果表明,系统响应从渐软刚度向渐硬刚度以及渐软-渐硬刚度混合的特性改变取决于承载、阻尼以及激励力幅值情况。

关键词：高静低动隔振器非设计工况有限元