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基于磁流变阻尼器的船舶隔振系统动力学特性研究

袁秋玲  
【摘要】:船舶辅机系统的减振降噪一直是各国的研究热点,传统的被动隔振方式应用广泛,但其不能根据外界复杂载荷的变化调节其隔振性能。基于磁流变阻尼技术的半主动隔振技术能满足这一要求,具有很好的应用前景。本文采用改进的Bingham塑性模型描述磁流变阻尼力模型,并进行了实验验证。以隔振理论为基础,建立了辅机半主动单层、双层隔振系统的运动学方程。研究了半主动非线性隔振系统的主共振特性,采用平均法得到了非线性系统的一次近似解,并用数值解进行了相互验证。分析了系统隔振参数对主共振特性的影响规律。结果表明:采用平均法得到的理论解和数值解具有很好的一致性;在共振区,半主动非线性隔振系统的零力速度对半主动隔振系统的影响不大,磁流变阻尼器的阻尼和控制力对半主动隔振系统的幅频响应的影响都很明显。在非共振区,磁流变阻尼器的阻尼、控制力和零力速度对系统的响应影响都很小。针对辅机半主动单层、双层隔振系统及浮筏隔振系统,根据其动力学方程建立了系统的Simulink仿真模型,分析了半主动控制、半主动开关控制、半主动相对控制和改进的半主动相对控制等多种控制策略和磁流变阻尼器控制力、隔振器刚度、激励频率等系统参数对隔振性能的影响,并进行大量仿真分析,将半主动隔振系统和传统的被动隔振系统的隔振性能进行了对比分析。结果表明:(1)控制力对隔振系统的影响并非成比例,且在某些情况下参数的微弱变化可能引起隔振效果的显著变化。(2)隔振器刚度对隔振效果影响很明显,在某些控制策略下,曲线呈现规律的抛物线形状,在高频处隔振效果较好。(3)在稳态响应下,各种半主动控制系统的隔振效果均明显优于被动控制。


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