【摘要】：液固混合介質(zhì)(SALiM)隔振器是一種適用于低頻重載動力機(jī)械隔振的被動隔振裝置,由可變形壓力容器、液壓油、若干彈性單元體三部分組成。SALiM隔振器兼具高承載能力和低剛度兩個優(yōu)點,既可以直接地應(yīng)用于單層隔振系統(tǒng),也可以作為彈性組件應(yīng)用于多層隔振系統(tǒng),在低頻重載隔振領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。SALiM隔振器是一種優(yōu)良的被動隔振裝置,但是由于其剛度阻尼特性一定,因而無法處理諸如寬頻激勵、沖擊激勵等復(fù)雜工況。本文在課題組的研究基礎(chǔ)上,提出了一種帶附加腔室的(雙腔)SALiM隔振器設(shè)計方案。新式隔振器在原有SALiM隔振器的基礎(chǔ)上添加了一個剛性腔室和連接通道,剛性腔室內(nèi)部同樣裝滿SALiM,因而可以進(jìn)一步降低系統(tǒng)剛度。連接通道扮演了阻尼元件的角色,通過改變節(jié)流開度可以方便調(diào)其耗散特性。本文通過理論、仿真和試驗結(jié)合的方法研究雙腔SALiM隔振器的剛度阻尼特性以及隔振特性。為了進(jìn)一步改善隔振系統(tǒng)的工作特性,將連接通道用一個節(jié)流開度可控的主動閥組替代,雙腔SALiM隔振器轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�變剛度隔振系統(tǒng)。最后結(jié)合相關(guān)的控制律,用仿真和試驗相結(jié)合的方法驗證了半主動控制系統(tǒng)的可行性。本文主要研究內(nèi)容和學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)如下:1剛度阻尼模型的建立。建立了兩個腔室內(nèi)部液固混合介質(zhì)變形體積和油壓的關(guān)系、主腔位移和所有彈性單元體變形體積之間的關(guān)系,通過液壓流體力學(xué)相關(guān)知識建立連通管道兩端的壓差流量關(guān)系,從而可以得到雙腔SALiM隔振器的非線性動力學(xué)模型。為便于研究,對于彈性單元體引入的非線性剛度項和流體阻尼引入的平方阻尼項進(jìn)行合理簡化,可以得到線性化系統(tǒng)的運(yùn)動方程。常規(guī)的研究思路是基于復(fù)剛度理論,運(yùn)用傅里葉變換的方法推導(dǎo)隔振器復(fù)剛度表達(dá)式,從而得到動剛度、損耗因子(或滯后角)具體表達(dá)式。本文將隔振系統(tǒng)簡化成一個單自由度系統(tǒng)處理,對比簡化前后兩個系統(tǒng)的頻響方程,可以得到簡化后系統(tǒng)等效剛度、等效阻尼表達(dá)式。2剛度阻尼特性研究內(nèi)容、方法。對于隔振器的剛度和阻尼特性,本文采取了理論推導(dǎo)、數(shù)值仿真和試驗驗證三者相結(jié)合的方法。相關(guān)領(lǐng)域的工作主要關(guān)注連接通道幾何參數(shù)對于隔振器剛度阻尼特性的影響。本文除了囊括常規(guī)的研究內(nèi)容,還引入了一些新的問題,主要包括:(1)等效剛度和等效阻尼的邊界特性。研究了隔振器各個參數(shù)以及激勵頻率、幅值對于等效剛度、等效阻尼邊界的影響,并基于相關(guān)結(jié)論提出了雙腔SALiM隔振器的改進(jìn)方案。(2)主腔剛度對于隔振器剛度和阻尼的影響。SALiM隔振器可以通過改變單元體數(shù)量改變剛度大小。在剛度阻尼特性測試試驗過程中,調(diào)整主腔單元體的個數(shù),研究主腔剛度對于系統(tǒng)動特性影響。(3)測試了空載情況下和承載(激振器)情況下隔振器剛度和阻尼特性。對于空載工況,運(yùn)用MTS(電液伺服疲勞試驗機(jī))對于隔振器施加位移激勵,改變簡諧激勵頻率和幅值,記錄隔振器的位移和回復(fù)力信號,研究振動水平和激勵頻率對于隔振器剛度阻尼特性的影響。對于承載工況,在主腔和附加腔室中設(shè)置了液壓傳感器,通過分析液壓時域信號進(jìn)一步討論連通管道的壓差流量特性和隔振系統(tǒng)的剛度阻尼特性�，F(xiàn)有的研究工作局限于測量恒定運(yùn)行速度(管道壓差)下連接通道的流通的特性,本文通過液壓傳感器的實測信號研究各種復(fù)雜工況下連接通道兩端的壓差流量特性,更具研究意義。3雙腔SALiM隔振器功能的拓展。通過配置兩個腔室內(nèi)部彈性單元體的數(shù)量和材質(zhì),雙腔SALiM隔振系統(tǒng)可以實現(xiàn)多種功能,本文著重了介紹了三種情況。一是常規(guī)隔振系統(tǒng),用主動閥組替代連接通道,可使其轉(zhuǎn)化成一個變剛度阻尼隔振系統(tǒng)。二是負(fù)剛度隔振系統(tǒng),當(dāng)管道內(nèi)部液柱和有效載荷的相位差小于90度時,液柱振動會引起剛度漸軟效應(yīng)。滿足特定條件下隔振器等效剛度將由正值變?yōu)樨?fù)值,研究結(jié)果表明,在零剛度點,隔振器將取得極其優(yōu)越的隔振特性。在一些特殊應(yīng)用場合,負(fù)剛度隔振器系統(tǒng)可以替代動力吸振器。三是限位系統(tǒng),主腔裝載較軟的彈性單元體,附加腔室裝載較硬彈性單元體,在臨界壓強(qiáng)下,主腔單元體會達(dá)到變形極限,從而使系統(tǒng)具有分段剛度阻尼特性。限位系統(tǒng)在小位移工況下具有小剛度、小阻尼工作特性,在大位移情況下具有大剛度、大阻尼工作特性。4變剛度控制研究。主要包括變剛度原理、節(jié)流開度控制、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、半主動控制律等問題。對于雙腔隔振系統(tǒng),可以通過改變連接通道的幾何面積控制系統(tǒng)的剛度阻尼特性。因而設(shè)計主動控制閥(組),對于節(jié)流開度進(jìn)行實時連續(xù)控制是實現(xiàn)變剛度控制的關(guān)鍵。本文結(jié)合數(shù)字閥的原理,使用四個二位二通電磁插裝閥和兩個節(jié)流閥組成了一個控制閥組,可以實現(xiàn)對于節(jié)流開度的近似連續(xù)控制。利用線性最優(yōu)控制、基于頻率辨識的尋優(yōu)控制、基于模型的尋優(yōu)控制等控制律,對于雙腔SALiM半主動控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和控制研究,相關(guān)結(jié)果表明,半主動控制可以進(jìn)一步改善系統(tǒng)隔振特性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB535.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周文亮,王強(qiáng),石理碧;隔振器沖擊剛度的試驗研究[J];噪聲與振動控制;2003年06期

2 趙兵,朱石堅,翁雪濤,譚波;橡膠隔振器沖擊剛度的試驗研究[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報;2005年03期

3 黃映云;何琳;譚波;汪玉;;橡膠隔振器沖擊剛度特性試驗研究[J];振動與沖擊;2006年01期

4 姚利鋒;周海亭;陶杰;;有限元在大載荷橡膠隔振器設(shè)計中的應(yīng)用研究[J];噪聲與振動控制;2006年06期

5 谷寧昌;張煜盛;;隔振器布置和安裝研究[J];船舶工程;2007年02期

6 潘孝勇;上官文斌;柴國鐘;徐馳;;基于超彈性、分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)和摩擦模型的碳黑填充橡膠隔振器動態(tài)建模[J];振動與沖擊;2007年10期

7 丁旭杰;胥永剛;沈榮瀛;;一種新型隔振器的性能研究與仿真[J];中國機(jī)械工程;2007年18期

8 王曉俠;劉德立;周海亭;;橡膠隔振器參數(shù)計算與分析[J];噪聲與振動控制;2008年04期

9 柯維;鄭建華;;基于橡膠硬度的隔振器性能判定[J];船海工程;2008年04期

10 吳恒亮;代會軍;;橡膠隔振器設(shè)計開發(fā)研究[J];噪聲與振動控制;2009年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 周杰;方勃;黃文虎;;星箭盒式被動隔振器的動力學(xué)設(shè)計[A];第九屆全國振動理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

2 周杰;方勃;黃文虎;;星箭盒式被動隔振器的動力學(xué)設(shè)計[A];第九屆全國振動理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

3 金晶;吳新躍;;艦用橡膠隔振器抗沖擊分析及模型簡化研究[A];第九屆全國沖擊動力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2009年

4 王佐民;姜在秀;;隔振器串聯(lián)組合特性分析[A];2010’中國西部聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2010年

5 邱保文;張彤;張敏;譚伯聰;;空氣隔振器運(yùn)動行為[A];第五屆全國MTS材料試驗學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

6 王鎖泉;劉忠族;周慶云;席亦農(nóng);;隔振器機(jī)械阻抗測量[A];第十屆船舶水下噪聲學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2005年

7 胡軍;;隔振器對加速度開關(guān)工作性能的影響[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

8 李厚民;朱若燕;周金枝;毛為民;;囊式空氣彈簧隔振器動態(tài)特性影響因素分析[A];12省區(qū)市機(jī)械工程學(xué)會2006年學(xué)術(shù)年會湖北省論文集[C];2006年

9 何玲;楊慶俊;鄭鋼鐵;;流體阻尼隔振器中粘溫效應(yīng)對整星隔振的影響[A];第四屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

10 王鎖泉;朱忠;周慶云;尹志勇;;加載對隔振器機(jī)械阻抗參數(shù)的影響[A];第十一屆船舶水下噪聲學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 郝志峰;基于高性能低頻隔振器的動力學(xué)與振動控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 李方碩;雙腔液固混合介質(zhì)隔振器動力學(xué)特性及半主動控制研究[D];南京航空航天大學(xué);2016年

3 王勇;汽車座椅的非線性準(zhǔn)零剛度隔振技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2016年

4 潘孝勇;橡膠隔振器動態(tài)特性計算與建模方法的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2009年

5 張針粒;粘彈性隔振器動力學(xué)性能理論及實驗研究[D];華中科技大學(xué);2012年

6 王文濤;橡膠隔振器單軸疲勞特性試驗與預(yù)測方法的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 唐振寰;橡膠隔振器動力學(xué)建模及動態(tài)特性研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

8 王銳;橡膠隔振器動力學(xué)性能及設(shè)計方法研究[D];華中科技大學(xué);2007年

9 陳紹青;電磁式主被動復(fù)合隔振器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

10 滕漢東;液固混合介質(zhì)隔振器動力學(xué)特性研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳鋒;艦船轉(zhuǎn)子—支承—隔振器—浮筏系統(tǒng)動力學(xué)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

2 曾誠;橡膠隔振器非線性抗沖擊理論建模與試驗研究[D];上海交通大學(xué);2012年

3 李明敏;橡膠隔振器高溫及變幅載荷疲勞壽命預(yù)測研究[D];華南理工大學(xué);2015年

4 王集;壓剪式橡膠隔振器力學(xué)特性研究[D];西南交通大學(xué);2015年

5 黃慧超;新型橡膠隔振器浮置板軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計及環(huán)境振動評價[D];西南交通大學(xué);2015年

6 唐介;基于電磁式隔振器的整星隔振平臺動力學(xué)及隔振性能分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 張露;多層波紋鋼板隔振器力學(xué)性能仿真及實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

8 焦雪;波紋管型流體阻尼隔振器的設(shè)計與研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

9 于麗;壓電—?dú)鈩痈粽衿鞯姆芘c振動特性研究[D];浙江師范大學(xué);2015年

10 王斌;一種組合式隔振器的試驗研究[D];大連理工大學(xué);2015年

，

本文編號：2314751