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《上海交通大学》 2007年
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胶泥缓冲器的耗能机理研究与设计

贾九红  
【摘要】: 随着导弹和水中兵器的发展,其爆炸当量和冲击持续时间明显增加,爆炸冲击对舰艇及舰载设备的威胁越来越严重;另一方面,电子对抗、武备控制及通讯导航等设备的精度不断提高,对工作环境的要求也更为苛刻。因此,提高舰载设备的抗冲击防护能力已成为舰载设备安全运行越来越迫切的要求。而胶泥缓冲器是一种对速度反应比较灵敏的设备,能够很好地吸收、衰减振动和冲击的能量,从而减小结构的动力反应,减弱节点的局部受力,达到保护受力设备的目的。因此,设计满足舰载设备工作环境的胶泥缓冲器提高其抗冲击防护能力,使舰载设备安全运行成为一个急需解决的问题。本论文针对该目的,采用理论研究与试验研究相结合的方法,首先研究了胶泥缓冲器的耗能机理,进而设计开发了较理想的缓冲器产品,具体研究内容和成果如下: 研究了胶泥的本构模型——分数微分Maxwell模型。通过分析分数微分Maxwell模型的复模量,证实该模型具有广适性。在分析分数微分Maxwell模型物理参数限制条件的基础上,分析了该模型的松弛模量和蠕变模量,分析结果表明该模型既能体现粘弹性材料的蠕变过程也能体现粘弹性材料的松弛过程,并且在一定应变条件下,应力较快的衰减并最后衰减至零,从而证实了分数微分Maxwell模型是一个比较好的粘弹性流体模型。并且用剪切流变试验验证了用分数微分Maxwell模型建模胶泥材料的可行性。 研究了分数微分Maxwell粘弹性流体的管道流,为胶泥缓冲器的建模提供了理论基础。求解了该流体的启动流和振荡流的速度。分析发现启动流发生了边界层效应,流体的核心部分均匀地加速,但在壁附近的区域流体受到摩擦滞止。对于振荡流,当激振频率较低时,与牛顿流体的振荡流相似;而当激振频率较高时,分数微分Maxwell流体振荡流有倒流现象发生。基于振荡流的速度解,计算了两种情况下的级数近似。计算结果表明,当流体的Reynolds数和Weissenberg数的相关系数ξ′较小时,速度呈抛物线分布,弹性影响等价于增加的粘性影响;当ξ′较大时,速度与半径无关,相位角滞后于激励压力梯度的相位角90°,中心线速度小于牛顿流体管道流中心线的速度,并且在管壁附近速度具有Richardson环形效应。这一结论将Richardson环形效应从牛顿流体的管道流动推广到粘弹性非牛顿流体的管道流动。然后深入研究了振荡流的管壁摩擦力特性,研究发现流变参数和管道半径对管壁摩擦力均有影响。并且通过数值计算得到了胶泥在缓冲器内不共振的最小管道半径。 基于以上理论研究,分析了工作在振动或冲击环境下的粘弹性缓冲器的力学模型。为了简化振动环境下用分数微分Maxwell模型建模的缓冲器的力学特性分析,提出了一种正弦算法,并将该算法计算的结果与已有的计算结果和试验结果分别比较,证明了该算法的可靠性,突出了其优越性。此外给出了分数微分Maxwell模型建模的粘弹性缓冲器耗散能量的计算方法。为了方便缓冲器的结构设计,分析了冲击载荷作用下双出杆阻尼环式胶泥流体阻尼器的工作原理,并基于Maxwell粘弹性流体模型,用分离变量法求解了胶泥流体流过活塞与缸壁之间间隙时的速度和切应力,推导出缓冲器的速度相关幂律力学模型。模拟胶泥缓冲器的工作环境,用跌落冲击试验修正了该模型,得出缓冲器的基本设计公式。最后使用该公式设计了胶泥缓冲器一次样机,样机的跌落实验证实了该公式可以作为缓冲器的基本设计公式。 为了满足作战舰艇设备抗冲击防护的需要,设计了新型胶泥缓冲器。在设计的过程中,经过强度计算设计了缓冲器的活塞杆、活塞、缸体、导向套、缸盖、填充块和限位装置的结构尺寸,并且做了相应的安全检验。根据胶泥缓冲器的基本设计公式,数值模拟由缓冲器和跌落台组成的单自由度系统,确定了缓冲器填充块的内侧母线,形成缓冲区;在缓冲器缸盖内根据活塞尺寸设计缓冲器的制动区,使新型胶泥缓冲器集抗冲器和限位器与一体,结构紧凑。用跌落试验考察新型胶泥缓冲器的动态特性,验证了填充块内侧母线计算方法的正确性,并与该新型胶泥缓冲器工作指标相近的液压油缓冲器Pro225MF的动态特性进行比较,分析其优缺点。实验结果表明新型胶泥缓冲器缓冲过程中阻抗力的峰值较小,缓冲容量较大,缓冲特性理想,工作平稳。实船爆炸试验证实了新型胶泥缓冲器具有较好的抗冲作用。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB535.1

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【引证文献】
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1 徐忠四;粘弹性胶体缓冲器非线性时滞动力系统建模及随机最优控制研究[D];中北大学;2013年
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1 王赣城;弹性胶泥阻尼器的振动与冲击实验研究及动力学建模分析[D];上海交通大学;2010年
2 柴新伟;某履带车辆胶体缓冲器设计及其与悬挂系统的匹配研究[D];中北大学;2010年
【参考文献】
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1 陈敏;邹银生;冯承辉;雷劲松;;粘滞阻尼器被动消能体系基于位移设计方法[J];铁道科学与工程学报;2006年05期
2 叶正强,李爱群,徐幼麟;工程结构粘滞流体阻尼器减振新技术及其应用[J];东南大学学报(自然科学版);2002年03期
3 王丽丽,张景绘,段权;一种硅油扭振阻尼器的非线性动力学特性研究[J];工程力学;2001年04期
4 黄树新,鲁传敬;用Wagner型本构方程表征低密度聚乙烯熔体的粘弹性及其非线性依时特性的预测[J];高分子学报;2004年06期
5 柳和生,涂志刚,熊洪槐;聚合物熔体粘弹性本构方程[J];高分子材料科学与工程;2002年01期
6 张淳源,张为民;高分子材料非线性粘弹性问题的解法[J];高分子材料科学与工程;2002年03期
7 朱文正;刘健新;;粘性剪切型阻尼器性能试验研究[J];广州大学学报(自然科学版);2005年06期
8 А.В.Куэнедов;陈方昌;;前苏联货车大容量缓冲装置发展近况[J];国外铁道车辆;1992年06期
9 李克兴;;国外客车缓冲器综述[J];国外铁道车辆;1996年06期
10 Д.А.СТУПИН,李先全;俄罗斯货车用弹性胶泥缓冲器的研究[J];国外铁道车辆;2000年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘元俊,陈惠钊,李珍;聚合物粘度的测量标准及特性粘数的获得[J];工程塑料应用;1997年04期
2 申长雨,陈静波,刘春太,李倩;塑料成型加工讲座(第三讲) 成型加工过程中材料的性能[J];工程塑料应用;1999年05期
3 何伟,蹇锡高,廖功雄,刘宏博;PPEK/PPS共混物流变性能的研究[J];工程塑料应用;2002年08期
4 张延恒,唐跃,綦黎明;HDPE在挤出温度条件下流变行为的研究[J];工程塑料应用;2003年08期
5 陈国,夏毅然,孔令斌,赵成如,王勤;塑料焊接技术及其在医用制品中的应用[J];工程塑料应用;2003年09期
6 赵清香,庞新厂,刘民英,王玉东,任燕蓉;尼龙1311的物理力学性能与流变行为研究[J];工程塑料应用;2005年08期
7 付志前;单向土工格栅加筋土的流变模型[J];四川建筑科学研究;2004年02期
8 邓宗才;刘春国;;剪刀型SMA阻尼器在钢框架结构减震中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2007年06期
9 翁大根;王姝;任晓崧;吕西林;;消能减震加固措施在多层装配式框架中的应用[J];四川建筑科学研究;2007年S1期
10 黄镇;李爱群;秦新刚;;大跨体育馆抗震性能鉴定与加固研究[J];四川建筑科学研究;2007年S1期
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1 李亚军;姚军;;裂缝型介质等效连续模型流动模拟方法研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 谷永坤;董江涛;;聚氨酯保温管在煤矿井下降温工程中的应用[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
3 赵存生;王璐;朱石坚;;橡胶隔振限位器动态性能分析与试验[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
4 郑黔;方颖;蔡礼银;;钢包水口维修区旋转除尘装置的设计及应用[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
5 张为民;张淳源;;弹性回复对应原理[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
6 朱克勤;;从Stokes第一问题的精确解谈起[A];力学史与方法论论文集[C];2003年
7 尹游兵;朱克勤;;采用分数维Maxwell模型求解圆管振荡流[A];北京力学会第11届学术年会论文摘要集[C];2005年
8 金辉;蒋国岩;周华;王雪松;周庆飞;;水下爆炸中舰艇弹药冲击安全研究初探[A];第七届全国爆轰学术会议论文集[C];2006年
9 张玮;;水下爆炸气泡脉动引起舰艇鞭状运动的理论研究[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
10 朱克勤;杨迪;胡开鑫;;粘弹性流体的分数元模型及圆管起动流[A];第十届全国环境与工业流体力学会议论文集[C];2007年
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1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 邓锐;阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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10 安进华;森林消防炮专用灭火弹结构及动力学研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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1 俞德孚,陈庆东,方大雨;悬架减振器外特性平安比(η)的设计研究[J];车辆与动力技术;2002年03期
2 陈兵,顾亮,王文瑞;美国军用车辆智能悬挂系统的发展研究[J];车辆与动力技术;2004年04期
3 陈敏;邹银生;冯承辉;雷劲松;;粘滞阻尼器被动消能体系基于位移设计方法[J];铁道科学与工程学报;2006年05期
4 吴学雷;国内外军用汽车发展历史、现状及趋势综述(一)[J];导弹与航天运载技术;2001年03期
5 汪大洋;周云;王烨华;丁鲲;;粘滞阻尼减震结构的研究与应用进展[J];工程抗震与加固改造;2006年04期
6 王丽丽,张景绘,段权;一种硅油扭振阻尼器的非线性动力学特性研究[J];工程力学;2001年04期
7 杨平;;随机激励时多介质耦合型减振器求解的一种近似方法[J];工程力学;2006年07期
8 黄树新,鲁传敬;用Wagner型本构方程表征低密度聚乙烯熔体的粘弹性及其非线性依时特性的预测[J];高分子学报;2004年06期
9 柳和生,涂志刚,熊洪槐;聚合物熔体粘弹性本构方程[J];高分子材料科学与工程;2002年01期
10 张淳源,张为民;高分子材料非线性粘弹性问题的解法[J];高分子材料科学与工程;2002年03期
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1 陈大林;迟滞非线性支承结构的系统辨识[D];中国工程物理研究院;2001年
2 张同忠;粘滞阻尼器和铅阻尼器的理论与试验研究[D];北京工业大学;2004年
3 周传勇;Bouc-Wen滞回模型的参数辨识及其在电梯振动建模中的应用[D];上海交通大学;2008年
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1 王佑君;赵朋昭;杨立浩;王胜军;;基于RecurDyn的履带轮式装载机通过性能仿真分析[J];矿山机械;2013年07期
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1 魏巍;多流体混合微流控制系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
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1 李传才;履带式装甲车辆悬挂性能研究与仿真[D];中北大学;2013年
【二级参考文献】
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1 王丽丽;张景绘;胡时岳;;THE ACCOMPANIED SLOWLY-VARIANT-SYSTEM OF NONLINEAR DYNAMIC SYSTEMS[J];Acta Mechanica Sinica;1999年01期
2 欧进萍,丁建华;油缸间隙式粘滞阻尼器理论与性能试验[J];地震工程与工程振动;1999年04期
3 叶正强,李爱群,徐幼麟;工程结构粘滞流体阻尼器减振新技术及其应用[J];东南大学学报(自然科学版);2002年03期
4 常业军,程文瀼,隋杰英,梁晓峰;钢筋混凝土框-剪结构采用粘弹性阻尼器的减震设计[J];东南大学学报(自然科学版);2002年05期
5 常业军,程文瀼,苏毅;黏弹性消能支撑的研究与设计[J];东南大学学报(自然科学版);2004年01期
6 刘贵忠,刘志梅;一种新的二次时频分布和几种主要二次时频分布的比较研究[J];电子科学学刊;1996年05期
7 薛琳;粘弹性岩体力学模型识别与参数反演解析方法研究[J];工程地质学报;1995年01期
8 黄树新,鲁传敬;低密度聚乙烯熔体的非线性依时性流变特性及表征[J];高分子学报;2004年03期
9 刘军虎,王铮;由应力松弛试验数据确定松弛模量和蠕变柔量[J];固体火箭技术;1995年03期
10 邓伟,杨挺青;基于内变量理论的一种广义粘弹性本构方程[J];固体力学学报;1997年01期
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3 尹德新;滑撬式起落架动力学设计[D];南京航空航天大学;2010年
4 姜良志;大型客机起落架缓冲系统优化设计技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 李立春;月球探测器软着陆缓冲机构缓冲性能分析研究[D];南京航空航天大学;2009年
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