三參數(shù)流體阻尼隔振器及并聯(lián)隔振系統(tǒng)的設計方法研究.pdf

1、隨著星載高敏感度有效載荷的應用，微振動逐漸成為制約其發(fā)展的瓶頸，因此，提高微振動控制水平是適應科技發(fā)展的需要。隔振技術作為振動控制最傳統(tǒng)最重要的手段，其水平的提高依賴于隔振元件和隔振裝置性能的提升。三參數(shù)流體阻尼隔振器（Zener模型）較傳統(tǒng)兩參數(shù)隔振器（Viot模型）擁有更好的隔振性能，但這種高性能隔振器及隔振系統(tǒng)的設計方法仍不完善，缺乏系統(tǒng)性的理論指導。本文研究來源于973項目子專題“XXX微振動傳遞與響應抑制方法”和上海市“晨光計

2、劃”項目“索網結構主被動隔振平臺的隔振機理及與 CMG的耦合特性研究”，對高性能三參數(shù)流體阻尼隔振器及隔振平臺的動力學設計進行系統(tǒng)的理論研究，具體研究內容和成果如下：
　　提出了一種廣義非線性阻尼力模型。該阻尼力的表達式是位移與速度的相關函數(shù)，通過改變表達式中的參數(shù)該公式可用來描述常用的一些阻尼力，如庫侖阻尼、線性粘滯阻尼、速度指數(shù)阻尼等。將其放入無約束兩自由度隔振系統(tǒng)，采用攝動平均法分析了非線性阻尼力中各參數(shù)對隔振性能的影響，結

3、果表明摩擦類阻尼不利于微振動的控制。推導并獲得了無約束兩自由度隔振系統(tǒng)的傳遞率表達式，將之與傳統(tǒng)單自由度隔振系統(tǒng)的傳遞率公式對比后可以發(fā)現(xiàn)，無約束兩自由度隔振系統(tǒng)可以轉化為單自由度隔振系統(tǒng)，這對于隔振的相關實驗研究具有一定的指導意義。
　　研究了復合載荷作用下U型波紋管的力學特性。在前人研究的基礎上，研究分析了復合載荷（軸向均布載荷和壓力載荷）作用下波紋管的剛度特性，并推導了復合載荷作用下波紋管的體積變形量的計算公式，為波紋管類隔

4、振器中阻尼的相關計算提供了理論基礎。采用有限元方法對理論結果進行驗證，公式推導結果的準確性。
　　對采用U型波紋管的三參數(shù)流體阻尼隔振器進行了數(shù)學建模，并求得簡諧位移輸入時隔振器輸出力特性和內部壓力特性。利用復合載荷作用下波紋管的體積變形量公式和阻尼孔兩側的壓力方程，根據(jù)連續(xù)性方程，得到波紋管和流體相互作用的耦合方程組。采用拉普拉斯變換法對方程組進行求解，得到簡諧位移輸入時隔振器的力學特性。采用雙向流固耦合分析軟件對隔振器進行建模

5、與求解，將理論模型與仿真模型的結果對比后發(fā)現(xiàn)，兩種模型的結果吻合良好，說明理論建模方法是準確可靠的，可以用于指導隔振器的相關研究。
　　建立了波紋管流體阻尼隔振器的結構參數(shù)與三參數(shù)模型的特征參數(shù)之間的聯(lián)系，同時還建立起了三參數(shù)模型的最大內耗角頻率與三參數(shù)隔振系統(tǒng)最優(yōu)阻尼頻率之間的聯(lián)系。為了驗證理論的正確性，設計了一種三參數(shù)流體阻尼隔振器，對其進行動剛度測試和基礎激勵下的傳遞率特性測試，實驗結果表明設計的隔振器具有十分優(yōu)良的隔振性能

6、，還驗證以上兩個“聯(lián)系“的相關結論是正確的，該研究成果對三參數(shù)隔振器和三參數(shù)隔振系統(tǒng)的設計具有非常重要的指導意義。同時文中還提出了三參數(shù)隔振器的“最優(yōu)隔振質量”這個概念，這有助于三參數(shù)隔振器的推廣使用。
　　采用頻響函數(shù)的子結構綜合法對基于三參數(shù)隔振器的并聯(lián)支撐隔振平臺進行建模研究，同時設計了一款基于三參數(shù)隔振器的隔振平臺并對其進行了相關的實驗研究。在隔振平臺的建模中，采用三參數(shù)模型和集中質量來描述隔振器的軸向力學特性，采用帶集中