基于磁流变阻尼器的混合浮筏隔振系统研究
发布时间：2022-01-23 16:56
“不能制海,必为海制”这是铁的事实,也是血的教训。舰船等国之重器是实现海洋强国的重要途径之一,世界各国均为此投入了大量的人力和财力。声隐身性作为舰船水平的重要指标受到各国海军与研究人员的关注。提高舰船声隐身性能成为现在以及今后一段时间的研究热点。本文以低速航行下潜艇主辅机振动噪声为背景,对基于磁流变阻尼器的混合浮筏隔振系统展开研究,得到系统加速度响应和振级落差等性能指标的时域曲线,分析模糊PID控制下系统响应趋势,再对隔振系统进行试验分析。本文首先采用机械导纳法以及四端参数法对复杂浮筏隔振系统进行动力学建模。采用磁流变阻尼器作为作动器,与弹簧导轨构成并联混合隔振系统,以期实现全频域内的隔振。充分考虑了中间浮筏的柔性以及基础的非刚性,兼顾了各级子系统的边界条件从而建立系统的动力学模型。随后对核心组件磁流变阻尼器进行分析,建立磁流变阻尼器的力学模型,利用力学试验得到的数据校准了力学模型,并加以验证,分析试验结果与仿真分析之间不同的原因,验证模型可信度。基于磁流变阻尼器的力学模型以及系统的动力学模型,设计PID控制器以及模糊PID控制器并在软件中仿真,对比分析两种控制方法,结合仿真分析结果选...
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
舰用隔振器
1绪论4世纪80年代末，日本学者WinbergM混合隔振技术应用在实船上，并取得了衰减量大于30dB的减振效果；瑞典Karlskrona大学研发的一种船用电动式惯性质量作动器的混合隔振装置己成功应用于该国的护卫舰[32]；美国在其海狼级核潜艇[33]中装备主动控制系统，取得了良好的隐身效果；新加坡学者Md.EmdadulHoque[34]提出了一种六自由度混合振动隔离系统，如图1.5所示，该系统集成了主动负悬架、主动-被动正悬架和被动配重支撑机构，实验表明该系统不仅可以抑制地面振动，而且还可以抑制车载产生的与垂直和水平方向相关的六轴运动的直接干扰，在此理论基础上得到了大量的研究成果[35-38]；WatanabeK[39]介绍了一种新型混合隔振系统，实验表明该隔振系统能对隔振台上的振动源起到良好的隔离效果。图1.5六轴混合隔振系统Fig.1.5Hybridsix-axisvibrationisolationsystem国内方面，何琳[40]在自主研制的气囊隔振器基础上，加入磁悬浮机构与气囊隔振器串联构成混合隔振系统，试验表明该隔振系统具有很好的隔振效果并有较强的承载能力，适用于舰船设备中；哈尔滨工业大学曹登庆教授团队[41,42]采用电磁式作动器对整星隔振系统进行数研究，得到了很多研究成果。华中科技大学连鹏[43]采用混合隔振技术对三维激光雷达隔振系统进行研究，得到了良好的隔振效果；重庆大学李以农[44]等人采用压电堆作动器对齿轮啮合振动进行分析，结果表明振动抑制效果明显。1.3磁流变技术与振动1.3.1磁流变技术的发展磁流变技术就是将磁流变液（MagnetorheologicalFluid,MRF）在外部磁场的作用下表现出不同的固化特性运用在工程中的技术。MRF的这种特性最早在1948年由美国工程师Rabinow首次发现，并设计了磁流变离合器，但由于当时的技术条件的限制没?
2浮筏混合隔振系统动力学分析222.3数值计算及结果分析工程实际中，隔振器通常采用平置式的布置方式，此时机组子系统所受的六维作用力可退化为FTAiAiyAizAixFFM，即机组受到垂向、横向振动以及绕x轴的倾倒力矩，各连接点的作用力与响应均包含三个分量。计算实例结构特性参数见表2.1。根据2.1-2.2节的理论推导，利用大型数值分析软件MATLAB对浮筏混合隔振系统进行数值仿真，得到系统在不同条件下的功率流传递曲线，如图2.7及2.8所示，根据调研结果，本数值仿真具有可靠性。表2.1浮筏隔振系统结构参数表Tab.2.1Structuralparametersoffloatingraftisolationsystem子系统参数名数值机组（1台）尺寸0.3*0.2*0.01m上层隔振器（4个）Z向刚度25N/mmY、X向刚度220N/mm阻尼比0.07中间筏体尺寸0.35*0.3*0.01m弹性模量2.1*10^11N/mm^2下层隔振器（4个）Z、Y、X向刚度100N/mm阻尼系数0.52弹性基础尺寸0.45*0.35*0.015m弹性模量2.1*10^11N/mm^2图2.7无MRD时系统功率流传递曲线Fig.2.7ThepowerflowtransmissioncurveofthesystemwithoutMRD
【参考文献】：
期刊论文
[1]浮筏及双层隔振装置隔振性能计算与分析[J]. 李增光. 噪声与振动控制. 2015(06)
[2]齿轮啮合振动的主动控制方法与实验研究[J]. 李以农,张锋,丁庆中,王雷. 振动工程学报. 2014(02)
[3]舱筏隔振系统声学设计及优化、控制[J]. 黄修长,华宏星. 机械工程学报. 2014(05)
[4]国外潜艇声隐身前沿技术发展综述[J]. 苏强,王桂波,朱鹏飞,宋杨. 舰船科学技术. 2014(01)
[5]舰船用高内压气囊隔振器理论与设计[J]. 何琳,赵应龙. 振动工程学报. 2013(06)
[6]自适应磁流变控制系统仿真计算研究[J]. 关新春,黄永虎,李惠,欧进萍. 工程力学. 2013(05)
[7]舰船隔振装置技术及其进展[J]. 何琳,徐伟. 声学学报. 2013(02)
[8]周期桁架浮筏系统的隔振特性研究[J]. 况成玉,张志谊,华宏星. 振动与冲击. 2012(02)
[9]周期桁架结构浮筏隔振特性分析与实验研究[J]. 程世祥,张志谊,华宏星. 噪声与振动控制. 2011(06)
[10]周期结构机械滤波器对浮筏隔振系统传递特性的影响[J]. 黄修长,冯国平,张志谊,华宏星. 噪声与振动控制. 2010(02)
博士论文
[1]舱筏隔振系统声学设计及优化、控制[D]. 黄修长.上海交通大学 2011
[2]基于MR阻尼器的船舶减振基座试验研究[D]. 邓忠超.哈尔滨工程大学 2009
[3]带有动力吸振器浮筏隔振系统的减振特性研究[D]. 张鲲.中国科学技术大学 2008
[4]磁流变阻尼器对斜拉桥拉索振动控制的理论与试验研究[D]. 禹见达.湖南大学 2007
[5]主动变阻尼冲击减振系统的控制研究[D]. 沈娜.南京理工大学 2007
硕士论文
[1]船舶浮筏隔振装置建模及减振仿真分析研究[D]. 柳祺.华中科技大学 2016
[2]基于模糊PID控制的磁流变减振控制系统的研究[D]. 袁非非.河北工业大学 2015
[3]多子系统双层隔振实验台设计及惯性参数识别[D]. 吴强.西南交通大学 2015
[4]浮筏隔振系统的结构优化研究[D]. 彭亮.中国舰船研究院 2015
[5]三维激光雷达隔振系统的研究[D]. 连鹏.华中科技大学 2014
[6]船舶柴油发电机组隔振与隔声设计[D]. 曹贻鹏.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3604780
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
舰用隔振器
1绪论4世纪80年代末，日本学者WinbergM混合隔振技术应用在实船上，并取得了衰减量大于30dB的减振效果；瑞典Karlskrona大学研发的一种船用电动式惯性质量作动器的混合隔振装置己成功应用于该国的护卫舰[32]；美国在其海狼级核潜艇[33]中装备主动控制系统，取得了良好的隐身效果；新加坡学者Md.EmdadulHoque[34]提出了一种六自由度混合振动隔离系统，如图1.5所示，该系统集成了主动负悬架、主动-被动正悬架和被动配重支撑机构，实验表明该系统不仅可以抑制地面振动，而且还可以抑制车载产生的与垂直和水平方向相关的六轴运动的直接干扰，在此理论基础上得到了大量的研究成果[35-38]；WatanabeK[39]介绍了一种新型混合隔振系统，实验表明该隔振系统能对隔振台上的振动源起到良好的隔离效果。图1.5六轴混合隔振系统Fig.1.5Hybridsix-axisvibrationisolationsystem国内方面，何琳[40]在自主研制的气囊隔振器基础上，加入磁悬浮机构与气囊隔振器串联构成混合隔振系统，试验表明该隔振系统具有很好的隔振效果并有较强的承载能力，适用于舰船设备中；哈尔滨工业大学曹登庆教授团队[41,42]采用电磁式作动器对整星隔振系统进行数研究，得到了很多研究成果。华中科技大学连鹏[43]采用混合隔振技术对三维激光雷达隔振系统进行研究，得到了良好的隔振效果；重庆大学李以农[44]等人采用压电堆作动器对齿轮啮合振动进行分析，结果表明振动抑制效果明显。1.3磁流变技术与振动1.3.1磁流变技术的发展磁流变技术就是将磁流变液（MagnetorheologicalFluid,MRF）在外部磁场的作用下表现出不同的固化特性运用在工程中的技术。MRF的这种特性最早在1948年由美国工程师Rabinow首次发现，并设计了磁流变离合器，但由于当时的技术条件的限制没?
2浮筏混合隔振系统动力学分析222.3数值计算及结果分析工程实际中，隔振器通常采用平置式的布置方式，此时机组子系统所受的六维作用力可退化为FTAiAiyAizAixFFM，即机组受到垂向、横向振动以及绕x轴的倾倒力矩，各连接点的作用力与响应均包含三个分量。计算实例结构特性参数见表2.1。根据2.1-2.2节的理论推导，利用大型数值分析软件MATLAB对浮筏混合隔振系统进行数值仿真，得到系统在不同条件下的功率流传递曲线，如图2.7及2.8所示，根据调研结果，本数值仿真具有可靠性。表2.1浮筏隔振系统结构参数表Tab.2.1Structuralparametersoffloatingraftisolationsystem子系统参数名数值机组（1台）尺寸0.3*0.2*0.01m上层隔振器（4个）Z向刚度25N/mmY、X向刚度220N/mm阻尼比0.07中间筏体尺寸0.35*0.3*0.01m弹性模量2.1*10^11N/mm^2下层隔振器（4个）Z、Y、X向刚度100N/mm阻尼系数0.52弹性基础尺寸0.45*0.35*0.015m弹性模量2.1*10^11N/mm^2图2.7无MRD时系统功率流传递曲线Fig.2.7ThepowerflowtransmissioncurveofthesystemwithoutMRD
【参考文献】：
期刊论文
[1]浮筏及双层隔振装置隔振性能计算与分析[J]. 李增光. 噪声与振动控制. 2015(06)
[2]齿轮啮合振动的主动控制方法与实验研究[J]. 李以农,张锋,丁庆中,王雷. 振动工程学报. 2014(02)
[3]舱筏隔振系统声学设计及优化、控制[J]. 黄修长,华宏星. 机械工程学报. 2014(05)
[4]国外潜艇声隐身前沿技术发展综述[J]. 苏强,王桂波,朱鹏飞,宋杨. 舰船科学技术. 2014(01)
[5]舰船用高内压气囊隔振器理论与设计[J]. 何琳,赵应龙. 振动工程学报. 2013(06)
[6]自适应磁流变控制系统仿真计算研究[J]. 关新春,黄永虎,李惠,欧进萍. 工程力学. 2013(05)
[7]舰船隔振装置技术及其进展[J]. 何琳,徐伟. 声学学报. 2013(02)
[8]周期桁架浮筏系统的隔振特性研究[J]. 况成玉,张志谊,华宏星. 振动与冲击. 2012(02)
[9]周期桁架结构浮筏隔振特性分析与实验研究[J]. 程世祥,张志谊,华宏星. 噪声与振动控制. 2011(06)
[10]周期结构机械滤波器对浮筏隔振系统传递特性的影响[J]. 黄修长,冯国平,张志谊,华宏星. 噪声与振动控制. 2010(02)
博士论文
[1]舱筏隔振系统声学设计及优化、控制[D]. 黄修长.上海交通大学 2011
[2]基于MR阻尼器的船舶减振基座试验研究[D]. 邓忠超.哈尔滨工程大学 2009
[3]带有动力吸振器浮筏隔振系统的减振特性研究[D]. 张鲲.中国科学技术大学 2008
[4]磁流变阻尼器对斜拉桥拉索振动控制的理论与试验研究[D]. 禹见达.湖南大学 2007
[5]主动变阻尼冲击减振系统的控制研究[D]. 沈娜.南京理工大学 2007
硕士论文
[1]船舶浮筏隔振装置建模及减振仿真分析研究[D]. 柳祺.华中科技大学 2016
[2]基于模糊PID控制的磁流变减振控制系统的研究[D]. 袁非非.河北工业大学 2015
[3]多子系统双层隔振实验台设计及惯性参数识别[D]. 吴强.西南交通大学 2015
[4]浮筏隔振系统的结构优化研究[D]. 彭亮.中国舰船研究院 2015
[5]三维激光雷达隔振系统的研究[D]. 连鹏.华中科技大学 2014
[6]船舶柴油发电机组隔振与隔声设计[D]. 曹贻鹏.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3604780
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