本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜隔振系統(tǒng)主被動控制分析與試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：針對工程中的復(fù)雜隔振系統(tǒng)的主被動控制,進(jìn)行理論分析和實(shí)驗研究。建立了考慮結(jié)構(gòu)二維波動效應(yīng)的柔性基礎(chǔ)單層隔振系統(tǒng)模型,推導(dǎo)了系統(tǒng)動態(tài)特性方程,研究了系統(tǒng)功率流傳遞機(jī)理。建立了計及中間結(jié)構(gòu)彈性振動的雙層隔振系統(tǒng)模型,深入研究了雙層隔振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)振動特性和中間板結(jié)構(gòu)彎曲振動對雙層隔振系統(tǒng)性能的影響。建立了計及隔振器質(zhì)量分布參數(shù)的中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)模型,推導(dǎo)了系統(tǒng)動態(tài)特性傳遞矩陣,分析了中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)的功率流傳遞特性。建立了斜置中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)主被動控制模型,分析了系統(tǒng)在復(fù)雜激勵下的響應(yīng)特性,研究了考慮輸出約束時不同控制策略的主動控制效果。搭建了柔性隔振系統(tǒng)動態(tài)特性試驗平臺,進(jìn)行了功率流傳遞特性測試、加速度導(dǎo)納測量和隔振系統(tǒng)試驗?zāi)B(tài)分析。具體內(nèi)容如下：建立了考慮結(jié)構(gòu)二維波動特性的單層隔振系統(tǒng)模型,以導(dǎo)納/阻抗綜合法推導(dǎo)了系統(tǒng)功率流傳遞動態(tài)特性方程,分析了系統(tǒng)在復(fù)雜激勵下的響應(yīng)特性和功率流傳遞機(jī)理；結(jié)合有限元仿真,與理論分析結(jié)果進(jìn)行對比,進(jìn)一步分析了系統(tǒng)模態(tài)特性和耦合效應(yīng)。算例分析表明：系統(tǒng)剛體模態(tài)共振是低頻隔振效果降低主要誘因；基礎(chǔ)彈性模態(tài)的激發(fā)引起系統(tǒng)高頻隔振效果下降；傾倒力矩作用所引起的輸入基礎(chǔ)的功率流較高,幾與復(fù)合激勵作用時相同；基礎(chǔ)板截面橫向振動所攜帶的能量最高。建立了計及中間板結(jié)構(gòu)彎曲振動的雙層隔振系統(tǒng)模型,推導(dǎo)了系統(tǒng)功率流表達(dá)式,分析了中間結(jié)構(gòu)彈性振動對雙層隔振系統(tǒng)振動隔離效果的影響,研究了中間結(jié)構(gòu)彈性振動和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)振動之間的耦合特性,并通過有限元仿真進(jìn)行了驗證。算例分析表明：隨著頻率升高,中間結(jié)構(gòu)彈性振動不可忽略,中間結(jié)構(gòu)彈性振動將引起系統(tǒng)高頻域振動能量傳遞的增加；中間結(jié)構(gòu)和支承基礎(chǔ)在高頻域模態(tài)密集,二者彈性振動產(chǎn)生耦合作用嚴(yán)重影響雙層隔振系統(tǒng)的隔振性能；隔振支承的非對稱布置將導(dǎo)致中間結(jié)構(gòu)更多彈性模態(tài)的激發(fā),降低隔振效果。建立了計及隔振器質(zhì)量分布參數(shù)的中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)模型,以傳遞矩陣法推導(dǎo)了柔性基礎(chǔ)多支承中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)動態(tài)特性方程,分析了中間質(zhì)量對隔振器駐波效應(yīng)的改善作用；建立斜置中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)主動控制模型并推導(dǎo)了系統(tǒng)動態(tài)特性方程,分析了復(fù)雜激勵下中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)功率流傳遞特性,考慮作動器輸出約束,研究了輸入基礎(chǔ)功率流最小化、中間質(zhì)量垂向速度最小化和中間質(zhì)量垂向輸入力最小化三種控制策略的主動控制效果,分析了輸出約束對系統(tǒng)性能的影響。算例分析表明：中間質(zhì)量可有效改善隔振器的波動特性；在隔振器中間安裝質(zhì)量塊,隔振器駐波頻率提高,減少了目標(biāo)頻段內(nèi)隔振器駐波效應(yīng)導(dǎo)致的輸入基礎(chǔ)能量增加現(xiàn)象,同時避免隔振器駐波效應(yīng)與承載基礎(chǔ)在目標(biāo)頻域內(nèi)的耦合振動；中間質(zhì)量越大,對高頻隔振效果的改善作用越好；將多組不同重量的中間質(zhì)量塊對稱布置產(chǎn)生多個峰值略低的低頻剛體模態(tài),非對稱布置將導(dǎo)致基礎(chǔ)更多高頻模態(tài)被激發(fā),高頻隔振效果惡化；主動控制的引入可有效降低支承基礎(chǔ)的能量輸入；無約束控制可實(shí)現(xiàn)隔振效果的最優(yōu)化,但對作動器輸出性能要求過高,不具備可行性；施加輸出約束可同時兼顧作動器的性能,實(shí)現(xiàn)較大程度的隔振性能提升。搭建了柔性基礎(chǔ)單層隔振系統(tǒng)動態(tài)特性試驗臺,進(jìn)行了功率流傳遞特性試驗研究,試驗所得功率流傳遞特性與理論分析一致。測量分析了板基礎(chǔ)上單層隔振系統(tǒng)的加速度導(dǎo)納特性和加速度傳遞率特性,并與理論分析結(jié)果進(jìn)行了對比。通過試驗?zāi)B(tài)測試研究了梁基礎(chǔ)上單層隔振系統(tǒng)的模態(tài)特性,并與理論計算和有限元仿真結(jié)果進(jìn)行了對比分析。試驗結(jié)果驗證了理論推導(dǎo)的準(zhǔn)確性,表明本文所建理論模型是正確的,能夠有效反映復(fù)雜隔振系統(tǒng)的振動傳遞特性。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)雜隔振 波動特性 功率流 主動控制 試驗測試
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB535.1
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.2 機(jī)器振動隔離技術(shù)14-16
• 1.2.1 單層隔振系統(tǒng)15
• 1.2.2 雙層及多層隔振系統(tǒng)15-16
• 1.3 隔振中的功率流理論與功率流主動控制16-20
• 1.3.1 隔振系統(tǒng)振動功率流的理論研究17-18
• 1.3.2 隔振系統(tǒng)振動功率流的測試18
• 1.3.3 基于功率流的振動主動控制18-20
• 1.4 本文的主要內(nèi)容20-21
• 第2章 考慮結(jié)構(gòu)二維波動效應(yīng)的單層隔振系統(tǒng)動態(tài)特性研究21-35
• 2.1 引言21-22
• 2.2 柔性板基礎(chǔ)單層隔振系統(tǒng)動態(tài)特性分析22-30
• 2.2.1 系統(tǒng)動力學(xué)模型22-23
• 2.2.2 子系統(tǒng)動態(tài)特性分析與綜合23-25
• 2.2.3 算例計算與結(jié)果分析25-30
• 2.3 系統(tǒng)有限元仿真30-32
• 2.4 本章小節(jié)32-35
• 第3章 雙層隔振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)振動特性研究35-49
• 3.1 引言35-36
• 3.2 雙層隔振系統(tǒng)動力學(xué)模型36-43
• 3.2.1 子系統(tǒng)動態(tài)特性分析36-38
• 3.2.2 系統(tǒng)功率流傳遞表達(dá)式38-39
• 3.2.3 算例計算與結(jié)果分析39-43
• 3.3 系統(tǒng)有限元模態(tài)仿真43-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第4章 中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)傳遞特性與主動控制49-67
• 4.1 引言49-50
• 4.2 中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)傳遞矩陣分析50-57
• 4.2.1 隔振系統(tǒng)動力學(xué)模型50
• 4.2.2 子系統(tǒng)動態(tài)特性分析與綜合50-52
• 4.2.3 算例計算與結(jié)果分析52-57
• 4.3 中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)主動控制研究57-65
• 4.3.1 主動隔振系統(tǒng)動力學(xué)模型57
• 4.3.2 子系統(tǒng)動態(tài)特性分析與系統(tǒng)綜合57-60
• 4.3.3 最優(yōu)主動控制60-61
• 4.3.4 主被動控制算例分析61-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 第5章 柔性隔振系統(tǒng)功率流傳遞特性試驗研究67-79
• 5.1 引言67
• 5.2 功率流測試原理67-68
• 5.3 試驗臺搭建68-70
• 5.4 試驗測試與數(shù)據(jù)分析70-76
• 5.4.1 隔振系統(tǒng)加速度導(dǎo)納測試70-71
• 5.4.2 功率流傳遞特性測試71-73
• 5.4.3 隔振系統(tǒng)加速度傳遞率測試73-74
• 5.4.4 梁基礎(chǔ)上單層隔振系統(tǒng)模態(tài)測試74-76
• 5.5 誤差分析與測試精度提高方法76-77
• 5.6 本章小結(jié)77-79
• 全文總結(jié)與展望79-83
• 總結(jié)79-82
• 展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-89
• 致謝89-91
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文和參與的科研項目91-92
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表92

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