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非线性双层隔振系统研究

曹利  
【摘要】: 航空航天,海军舰船技术是衡量一个国家综合国力的重要方面,越来越受到国家的高度重视。并且随着科学技术的发展,精密机械以及家用电器等也对隔振系统提出了越来越高的要求,传统的单层,线性隔振系统已经不能满足各行各业日益增长的需求。而双层隔振系统、多层隔振系统模型都具有良好的隔振性能,特别是双层隔振系统在舰载机械设备的隔振设计中得到了实际的应用。研究表明,双层隔振系统可以达到低频35dB、中高频50dB的隔振效果。 冲击引起的振动是海军舰船破坏的主要原因之一,为了得到很好的隔振效果,很多结构都采用了非线性隔振器,即本构关系是一非线性函数,呈现出非光滑,强非线性;并且由于结构的限制,有时要求隔振器斜置,这也造成了系统具有非线性特性。目前国内还没有人研究过将具有非线性刚度和阻尼的隔振器,并且具有任意布置的双层隔振系统。鉴于此,本文的研究具有一定的工程价值和一定的科学意义。 本文从非线性隔振元件开始,研究了双层隔振系统的模型和响应。主要包括以下几个方面: 首先,通过非线性隔振元件的动态力学性能试验,通过数据分析,选择合适的数学模型,并进行参数辨识,得出系统的刚度非线性函数和阻尼的非线性函数。 接着,对上下两层均有6个隔振器(上层斜置,下层竖置)的双层机组设备(上层机组为圆柱形),运用多体系统动力学的牛顿方程(刚体质心运动)和欧拉方程(刚体转动)建立了双层隔振系统的力学模型,并且用MATLAB高级语言程序研究其冲击响应。 最后,将双层隔振系统隔振器作为作动器,利用理想最优控制理论及准最优控制理论,简要对上次机组的位移和加速度问题进行研究,并与未加控制时的响应结果进行分析对比。


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