分数阶双层隔振系统动力学特性分析

发布时间：2024-03-02 11:27

　　本文针对含气囊隔振器的双层隔振系统,通过实验验证了气囊隔振器分数阶模型的正确性并建立了分数阶气囊隔振器双层隔振系统的动力学模型,采用平均法得到了分数阶双层隔振系统的理论解。通过傅里叶系数法得到双层隔振系统幅频响应的数值表达式,然后基于G-L分数阶定义得到双层隔振系统幅频响应的离散化数值解,并通过数值仿真结果验证理论解的正确性。分析了分数阶系数和分数阶阶次对隔振系统幅频响应及振动传递率的影响规律。研究结果表明:分数阶系数的增大能降低系统传递到基座的相对位移响应,但对振动传递率影响复杂;分数阶阶次的增大既能降低系统传递到基座的相对位移响应,也能在总体上降低振动传递率。

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【部分图文】：

图1气囊隔振器结构示意图

图1和图2分别给出了该型气囊隔振器的结构示意图和试验图。从图1中可知气囊隔振器的螺栓组和铁框均采用碳钢材质，气垫和底垫则采用橡胶材料制作。将气囊隔振器安装于试验机上，在安装过程中保证试验机隔板离固定基座290mm的距离；隔板与空气弹簧隔振器的上端盖保持85mm的距离，并将气垫....

图2气囊隔振器试验平台

图1气囊隔振器结构示意图通过试验数据对式（1）所示的分数阶模型进行参数识别后得出：该型气囊隔振器的刚度系数k2=7000N/m，线性阻尼系数c2=4000N·s/m，分数阶系数kp=262，分数阶阶次α=0.85。通过MATLAB软件模拟得出式（1）所示分数阶模型的力与....

图4分数阶双层隔振系统

根据图4所示，含有气囊隔振器的船舶动力设备分数阶双层隔振系统动力学方程为式中，m1为船用发电机组的总质量，m2为筏架的质量，x1为船用发电机组的整体位移，x2为筏体的整体位移，即为气囊隔振器产生的变形量。F0cos(ωt)为激振力，k1为双层隔振装置上层橡胶隔振器的刚度。

图5α对筏架幅频响应的影响规律（kp=100)

分数阶阶次对筏架相位角的影响规律如图7所示，由图7可知：相位角的偏移量随着α的增大而先增大后减小;当α=0时，分数阶项退化为刚度项，此时相位角的偏移量很小；随着α在（0,1）之间增大，分数阶项逐渐转化为阻尼项；当α=1时，分数阶项完全转化为阻尼项，此时相位角的偏移量最大；之后随着....

本文编号：3916788