准零刚度系统力传递率特性及实验研究

建立了准零刚度系统的一般理论模型,讨论了系统在静平衡位置达到准零刚度的条件以及静平衡位置附近力与位移的关系。分析了准零刚度系统的幅频特性、跳跃频率及力传递率的特性,讨论了力传递率随激励力幅值、系统阻尼和系统刚度的变化趋势。设计并搭建了准零刚度试验台架,通过与线性系统的对比验证了准零刚度系统对低频振动隔离影响的优越性。     

新型准零刚度隔振系统设计与特性分析

针对舰船设备静载质量大和隔振器放置空间有限的情形,首先分析了准零刚度隔振器的原理并对其进行了静力学分析,得到了平衡位置处实现准零的参数条件;然后,运用平均法对准零刚度隔振系统进行动力学分析,得到了系统的幅频响应函数和力传递率;最后,利用控制变量法分析了准零刚度隔振系统隔振性能影响因素。结果表明:与相应线性系统相比,新型准零刚度系统响应峰值低、隔振频带宽。该结论为实际工程应用提供了理论指导。     

一种弹性安装条件下分配电箱的冲击仿真方法与试验研究

为解决抗冲击时域分析中无法准确建立结构模型和模拟隔振系统的特性问题,首先基于ABAQUS软件,以弹性安装的分配电箱为研究对象,建立了隔振器-设备一体化仿真模型;然后,将液压双波冲击试验所采得的冲击激励信号作为输入,得出不同冲击激励下分配电箱的响应特性结果。结果表明:位移的仿真与试验误差小于10%,主应力峰值的仿真与试验误差小于13%,可满足一般的工程实际需求;误差主要由于仿真中未考虑阻尼和隔振器的动刚度的非线性。     

万向铰传动旋转轴的横向振动特性分析与仿真

为进一步考察万向铰传动旋转轴的动力学特性,利用欧拉方程推导出由万向铰运动约束描述的旋转轴系横向振动模型。通过模型求解得出该系统可能存在的多种共振模式,对从动轴横向振动的超谐波共振、主共振进行稳定性分析,并对其振动响应进行数值仿真分析,验证了稳定性理论分析结果的正确性。研究表明:系统超谐波共振及主共振的稳定性条件与支撑轴承安装位置、从动轴转动惯量、输入扭矩、轴承弹簧刚度以及阻尼等因素有关;加大轴承距万向铰中心的距离、增加轴承弹簧刚度与阻尼系数等,均可导致超谐波共振或主共振的非稳定区扩大;系统在对应中心频率附近容易发生共振。     

钢丝绳隔振器冲击特性试验研究

采用气缸式冲击模拟台对钢丝绳隔振器进行了冲击特性试验研究,介绍了试验系统及测量方法。在比较符合舰船实际冲击环境的情况下,获得了钢丝绳隔振器压缩和拉伸方向完整的特性曲线。试验结果分析表明,钢丝绳隔振器表现出明显的冲击软化现象,其冲击刚度特性小于静刚度和动刚度,而且它具有大阻尼耗能特性,是比较理想的抗冲元件。     

空气弹簧隔振器热膨胀变形特性计算

基于气体热力学方程、空气弹簧隔振器静力学模型,采用物理建模、模型辨识建模相结合的混合建模方法,建立了一种空气弹簧隔振器热膨胀变形计算模型,并通过数值仿真对轴向承载力、斜置安装角度、静刚度等主要影响因素进行了分析。仿真结果表明:增大轴向承载力、降低其垂向的静刚度将增大热膨胀变形量;增加斜置安装角可减小热膨胀变形量。应用该计算模型可以获取单个空气弹簧隔振器在不同环境温度下的热膨胀变形量,且具有较好的计算精度并可进一步推广应用于空气弹簧隔振装置的热膨胀变形评估计算。     

非线性支撑下悬臂输流管道的Hopf分叉特性

研究了外激励作用下非线性支撑悬臂输流管道系统的Hopf分叉特性,建立了外激励作用下非线性支撑悬臂输流管道系统的动力学方程,并采用Galerkin方法离散动力学方程,由增量谐波平衡(IHB)法推导了方程的近似解析解,由Floquet理论判定了解的稳定性,同时给出了系统的Hopf分叉点。利用数值算法和IHB法研究了支撑位置、支撑结构刚度和阻尼对系统Hopf分叉特性的影响规律。研究表明:系统的幅频特性在Hopf分叉前后发生了改变,响应频率由外激励频率变为系统的自激振动频率,且系统Hopf分叉后,幅值显著增大。该研究结果可为悬臂管道的振动控制提供理论基础。     

机枪系统支撑发射动力学特性及散布精度研究

为了抑制机枪系统结构振动并提高其射击精度,根据某12.7 mm重机枪发射过程中结构变形特性,设计了3种结构支撑方案(枪管结构局部加强,机枪系统整体前、后支撑).并借助刚柔耦合动力学、外弹道理论对各方案枪口动力学响应特性、射弹散布进行计算.研究结果表明:对枪管结构进行局部刚度加强时,不仅无法减少枪口振动,还会增加枪管变形...     

一种混合式隔振器及其特性研究

为降低隔振系统在共振频率点的振动传递率,隔振器共振频率点阻尼应较大,为减小高频振动传递率,高频段阻尼应较小,被动隔振器阻尼无法满足该要求.提出了一种混合式隔振器,作动器根据隔振器上下点相对位移产生作动力,通过设计作动力对相对位移的传递函数,可实现阻尼随频率变化的要求.在此基础上对其特性进行了仿真研究,结果表明,由此混合隔振器构成的隔振系统在共振频率点和高频段对基础的传递振动都得到降低.     

橡胶隔振器冲击刚度的试验研究

在冲击环境下,隔振器的刚度特性会产生显著的变化.由于该过程相当复杂,要从理论上进行分析是相当困难的.该文研究了利用轻气炮技术和力锤敲击测试隔振器冲击刚度的方法,并分别对不同规格的橡胶隔振器进行了试验研究,对这2种方法特点的比较表明,轻气炮试验适用于工程中大型橡胶隔振器冲击刚度的测试研究,而锤击法试验适用于同系列不同型号的小型橡胶隔振器冲击刚度的测试研究,因而二者互为补充,在工程实践中具有一定的应用价值.     

空气弹簧刚度的有限元分析方法

在简要分析确定空气弹簧刚度传统方法的基础上 ,从有限元的角度 ,提出了分析空气弹簧刚度的新思路 ,并初步解决了用有限元分析空气弹簧刚度需要解决的几何非线性、气压载荷变化等问题 .而后 ,以回转型空气弹簧为例 ,分析了其垂向刚度特性 .分析结果表明 ,用有限元分析空气弹簧刚度是可行的 .最后 ,根据空气弹簧的实际情况 ,提出改进分析的措施     

含万向铰偏斜轴系的过渡过程横扭耦合振动特性

为提供船艇推进、火炮、航空动力及传动装置机械设计的理论分析基础,建立了加速度冲击下含万向铰偏斜轴系横扭耦合振动模型,揭示了轴系的过渡过程横扭耦合振动特性。将从动轴视为弯曲刚性、扭转柔性的轴,用投影平面上动态偏斜角表示轴系横向振动,用拉格朗日方程推导了万向铰轴系过渡过程横扭耦合三自由度振动微分方程,结合振动响应仿真给出了加速度和系统参数对轴系过渡过程横扭耦合振动特性的影响规律。结果表明:负载转矩增大和刚度不对称性减小导致耦合振动系统颤振失稳区增大;在超谐共振区内,加速度增大对过渡过程系统振动起稳定作用,转矩、刚度和偏斜角增大导致过渡过程系统振动失稳区域变大。     

驱动控制对太阳帆板驱动系统动力学特性的影响

准确预示太阳帆板驱动系统动力学特性是开展扰振机理和振动控制研究的基础。本文推导了考虑驱动控制因素的太阳帆板驱动装置等效力学特性参数表达式,构建了太阳帆板驱动系统动力学特性等效分析模型,并在仿真和试验验证基础上,讨论了驱动速度和控制增益对驱动装置力学特性参数和驱动系统动力学特性的影响规律。结果表明:所构建的等效分析模型能够在不同驱动速度和控制增益情况下准确预示驱动系统动力学特性,分析结果与试验误差小于10%；驱动装置等效阻尼与驱动速度和控制增益无关,但等效刚度随控制增益减小和驱动速度增大而减弱。随着驱动速度提高,驱动控制逐渐成为影响驱动系统动力学特性的重要因素。     

水下垂直发射的适配器建模及对内弹道的影响

弹筒间适配器的力学性能直接影响导弹水下垂直发射的动力学特性,是内弹道控制的关键因素。目前,多数研究都简化了适配器受力变形特征的表达,不能体现适配器的非线性力学特性,因此建立的理论模型已具有一定的误差。考虑了实际适配器材料的超弹性和应力-应变滞回特性,建立了一种新的弹筒间适配器动力学模型。结果表明,该模型能够更为准确地描述实际适配器在导弹发射过程中的减振能力,并反映出通过优化适配器的结构能够解决为减小系统振动幅度提高自身刚度带来振动频率增加的问题。     

钢丝绳隔振器结构抗冲击设计与优化

为了提高钢丝绳隔振器的抗冲击能力,对现有舰用钢丝绳隔振器进行了基于橡胶材料的结构改进,并通过建立相应的有限元模型完成了模态分析和冲击响应仿真计算。计算结果分析表明:改进后的隔振器在振动特性方面与原隔振器相差不大,能保证隔振器应有的隔振效果,而在抗冲击方面,改进措施能够大幅度下降隔振器连接设备所受的冲击加速度峰值,并且改善了冲击响应时域曲线形状,以便于更有针对性地进行隔振器结构抗冲击优化。     

越野汽车非线性悬架系统建模与仿真研究

针对越野汽车的行驶条件,对传统线性被动悬架、非线性被动悬架和非线性主动悬架的动态特性进行了研究。建立了悬架系统的动力学模型,采用统计线性化方法对非线性弹簧悬架进行求解,利用MATLAB／SIMULlNK工具箱对悬架模型进行了动力学仿真。仿真结果表明：非线性弹簧悬架模型比传统的线性悬架模型更符合越野汽车悬架系统的振动运动,而采用基于线性二次型最优控制方法的主动控制非线性悬架,则能获得更好的行驶平顺性和操纵稳定性。     

采用附加谐振器的压电俘能器动力学建模及振动特性分析

基于压电振动系统的Lagrangian方程,推导了含附加谐振器的压电俘能器机电耦合动力学模型,给出了输出电压的频域表达式,探讨了谐振器中弹簧刚度、质量块质量、阻尼系数以及负载电阻、激振频率等参数对输出电压的幅频特性的影响。分析结果表明:附加谐振结构使得压电俘能器出现二阶谐振,随着弹簧刚度的增加,二阶谐振频率逐渐增加;随着质量块质量的增加,二阶谐振频率逐渐减小;阻尼系数仅对二阶谐振峰值有影响,且峰值随阻尼系数的增加而减小;一阶谐振峰值随激振频率的增加而增加,且一阶谐振频率逐渐向二阶谐振频率偏移;负载电阻不影响谐振频率,系统输出电压和输出功率随着负载电阻的增加而增加。     

某越野火箭炮行驶垂向动态特性研究

以某型高机动越野火箭炮为研究对象,基于随机路面激励,应用多刚体系统动力学和柔性多体动力学的理论,建立该越野火箭炮刚柔耦合模型,研究其行驶垂向动力学特性。考虑了油气弹簧的非线性特性以及轮胎的作用,重点编写了B、C、D级路面的随机路面谱,进行不同车速下的行驶动力学仿真。结果表明,非线性的油气悬架系统能较好地减轻路面的垂向冲击。仿真得到的车炮动态响应特性曲线,为该高机动火箭炮的研制提供了有用的参考。     

螺旋轮式管道检测机器人越障性能研究

建立了一种螺旋轮式管道检测机器人驱动系统的三维模型，对驱动系统通过凸台和三通的能力进行了动力学分析。研究了预紧弹簧刚度和预紧力对螺旋轮过凸台能力的影响，讨论了过三通时的几何约束和动力学约束条件，并通过算例分析，验证了模型的正确性。     

大口径舰炮摆弹机构柔体动力学及 弹药运动误差研究

为提高舰炮自动机机构和弹药运动的控制精度,需要研究自动机柔性动力学问题。首先,利用多体动力学理论,研究弹药摆弹与转弹之间的交接运动误差;然后,根据拉格朗日方程推导了特定浮动坐标系下摆弹臂柔体动力学方程,分别由摆弹臂柔体与刚体动力学模型,分析了柔性摆弹臂的前四阶主振动响应,进一步比较了柔性体振动对于误差的影响。研究表明:在弹簧驱动条件下,柔性摆弹臂在大范围运动的同时包含着高频振动,由动力弹簧输出的摆角包含有振动成分;根据弹性振动引起的(角)位移响应误差,可以确定摆/转接口中摆弹臂摆角、弹药位移与姿态误差裕度,而抑制柔性摆弹臂一阶主振动可以有效减小响应误差。该研究结果可用于摆弹臂结构优化并以此提高摆/转接口的可靠性。