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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

王赣城  
【摘要】: 阻尼器是缓和冲击的必备装置。桥梁、车辆、航空航天设备、军事装备等都需要阻尼器保护设备不被损坏。围绕现有阻尼器不能同时满足减振抗冲能力的需求,提出固体颗粒和流体耦合减振抗冲新思路,研究固体颗粒的加入对阻尼器性能的提高具有重要的理论指导意义。 本文的研究工作受到国家自然科学基金No.10872132“多场耦合阻尼器减振抗冲机理及实验研究”的资金支持。通过实验与理论相互结合的方法,进行了振动与冲击实验,并且分别建立动力学模型及辨识参数。具体的研究内容如下: (1)对胶泥阻尼器进行振动实验,设计了双出杆间隙式胶泥阻尼器,并且在阻尼器的套筒内部加入不同体积含量的颗粒用于实验分析。在振动实验中,对实测阻尼力信号进行了成分分析从而选择一定的滤波处理得到真实的阻尼力信号,研究了颗粒的含量以及位移的振幅与频率对各弹性胶泥阻尼器阻尼力-位移滞回曲线的影响。 (2)在冲击实验中,测量了各种阻尼器在不同高度下的冲击情况,分析了纯硅油流体介质以及不同颗粒含量固液耦合作用下阻尼器的阻尼性能,具体研究其冲击过程中的加速度-时间曲线、阻尼力-速度曲线和阻尼力-位移曲线。 (3)对于振动下的阻尼器建模分析,建立了Bouc-Wen滞回模型,利用模型中部分参数的不敏感性,将Bouc-Wen微分形式的非线性表达式的参数辨识问题转化为线性问题,从而可靠的简化了辨识的计算过程。另外,根据弹性胶泥阻尼器滞回环的具体特性以及原有模型存在的缺陷,在改进型的Bouc-Wen中引入了速度阻尼项,使得辨识结果更加真实的体现本阻尼器的滞回曲线。在冲击过程中,利用了硅油的非牛顿流体的特性建立了速度相关型的方程,通过对方程的线性化并进行参数辨识,得到各阻尼器的阻尼力方程。 研究结果表明,本文的分析研究对于研究在固液耦合下胶泥阻尼器的冲击与振动性能及阻尼器动力学建模与参数辨识有理论指导意义。


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