多层波纹钢板隔振器力学性能仿真及实验研究

发布时间：2017-09-10 19:19

  本文关键词：多层波纹钢板隔振器力学性能仿真及实验研究

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【摘要】：研究表明,船体振动是引起船舶零部件失效的主要原因之一,而动力系统对船体振动的影响最为显著,因此对动力系统进行振动控制显得尤为迫切。多层波纹钢板隔振器是一种具有干摩擦特性的金属隔振器,而且具有结构简单、传递率低、承载能力高、隔振效果显著等特点,适合船舶发动机的隔振。本文在中船重工703研究所某项目基金的支持下,对承受单向轴向载荷的多层波纹钢板隔振器的力学性能进行了仿真及实验研究,得到了不同结构参数下隔振器的性能参数,证明了将多层波纹钢板隔振器应用于船舰动力系统进行隔振的可行性。本文设计了不同波纹类型的钢板,制定了其压制、热处理工艺,制备了多层波纹钢板隔振器,并对其进行力学分析,推导出不同类型波纹钢板隔振器能耗系数的数学表达式。对隔振器进行静态试验研究,获得了不同位移下各结构参数隔振器的迟滞回线,根据迟滞回线研究了钢板厚度、波纹类型、钢板层数对隔振器刚度、阻尼特性的影响,探讨了多层钢板隔振器的静力学特性。将能耗系数的理论值与实验值相对比,得到修正的能耗系数表达式。通过对多层波纹钢板隔振器进行动力学试验,研究了结构参数及所施加的试验量级对其隔振特性的影响。隔振器的动态试验分为正弦扫频和随机激励试验,通过正弦扫频试验获得了隔振器的频响曲线,求得了隔振器在正弦加速度激励下的共振频率和传递率;通过随机振动试验得到了隔振器的功率谱密度曲线,求得了隔振器的均方根加速度响应、隔振效率以及随机振动下的共振频率等。动态实验分析了各影响参数下隔振器的动力学特性。利用有限元对不同结构参数的多层波纹钢板隔振器的力学性能进行了静力学仿真、瞬态仿真、模态仿真以及谐响应仿真。静力学仿真分析了隔振器的静力学特性,研究隔振器的静刚度以及等效应力、应变图;瞬态动力学仿真分析了隔振器在随时间变化的载荷作用下的响应,得到了隔振器的能耗系数以及钢板层与层之间的接触状态等;模态仿真分析了隔振器的固有频率及其所对应的振型;谐响应仿真分析了隔振器在正弦激励下的响应,确定了峰值响应。将仿真分析结果与试验数据相对比,得到较好的一致性,为多层波纹钢板隔振器在船舶动力系统中的应用提供了依据。
【关键词】：波纹钢板隔振器 力学性能 动静态实验研究 仿真分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB535.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义10-11
• 1.2 多层波纹钢板隔振器的性能试验研究现状11-14
• 1.2.1 国外多层波纹钢板隔振器性能试验研究11-12
• 1.2.2 国内多层波纹钢板隔振器性能试验研究12-14
• 1.3 多层波纹钢板隔振器的仿真研究现状14-15
• 1.3.1 多层钢板间接触问题的仿真分析14
• 1.3.2 多层波纹钢板隔振器的仿真分析14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 第2章 多层波纹钢板隔振器的设计及制备17-24
• 2.1 引言17
• 2.2 多层波纹钢板的设计17-20
• 2.2.1 钢板材料及结构参数的选择17
• 2.2.2 波纹形状的分析与设计17-19
• 2.2.3 钢板层叠装配方式的选择19
• 2.2.4 毛坯尺寸计算19-20
• 2.3 隔振器壳体和模具的设计制备20-21
• 2.3.1 壳体的设计及制备20
• 2.3.2 模具的设计及制备20-21
• 2.4 多层波纹钢板隔振器钢板的制备21-22
• 2.5 多层波纹钢板隔振器的组装成型22-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第3章 多层波纹钢板隔振器的静力学特性分析24-40
• 3.1 引言24
• 3.2 多层波纹钢板隔振器能耗系数的理论计算24-30
• 3.2.1 波纹曲线为圆弧的隔振器能耗系数的计算24-27
• 3.2.2 波纹曲线为余弦的隔振器能耗系数的计算27-30
• 3.3 静力学试验研究30-38
• 3.3.1 静力学试验装置及试验步骤30-31
• 3.3.2 多层波纹钢板隔振器的迟滞特性31-34
• 3.3.3 多层波纹钢板隔振器的刚度特性34-36
• 3.3.4 多层波纹钢板隔振器的阻尼特性36-38
• 3.4 能耗系数理论值与试验值对比分析38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 多层波纹钢板隔振器的动力学特性分析40-57
• 4.1 引言40
• 4.2 动态试验装置及试验步骤40-41
• 4.3 正弦扫频试验下多层钢板隔振器的动态特性分析41-49
• 4.3.1 正弦扫频试验下特性参数分析42
• 4.3.2 多层波纹钢板隔振器的频率响应曲线42-44
• 4.3.3 多层波纹钢板隔振器的共振频率44-46
• 4.3.4 多层波纹钢板隔振器的传递率46-49
• 4.3.5 多层波纹钢板隔振器的阻尼比49
• 4.4 随机激励试验下多层钢板隔振器的动态特性分析49-56
• 4.4.1 随机激励试验下特性参数分析50-51
• 4.4.2 多层波纹钢板隔振器的功率谱密度输出曲线51-52
• 4.4.3 多层波纹钢板隔振器的均方根加速度响应52-53
• 4.4.4 多层波纹钢板隔振器的隔振效率53-54
• 4.4.5 多层波纹钢板隔振器的共振频率54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 多层波纹钢板隔振器性能仿真分析57-76
• 5.1 引言57
• 5.2 多层波纹钢板隔振器的三维建模及仿真设置57-60
• 5.3 多层波纹钢板隔振器仿真结果分析60-74
• 5.3.1 多层波纹钢板隔振器的结构静力学分析60-64
• 5.3.2 多层波纹钢板隔振器的瞬态分析64-69
• 5.3.3 多层波纹钢板隔振器的模态分析69-71
• 5.3.4 多层波纹钢板隔振器的谐响应分析71-74
• 5.4 仿真与试验对比及误差分析74-75
• 5.5 本章小结75-76
• 结论76-77
• 参考文献77-82
• 附录A82-85
• 附录B85-88
• 攻读硕士学位期间发表的论文88-90
• 致谢90

【参考文献】

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本文编号：826135