动力机械减振设计性能预测及评估

摘要

本文以多刚体理论为基础，采用欧拉角的坐标转换法，开发了一套完整的通用计算程序，使之能方便地为任意的隔振和吸振系统进行振动特性的计算。为了验证程序的正确性，论文分别对单层和双层隔振系统进行了计算。计算内容包括模态、频响函数、强迫振动时频域响应以及功率流传递。
　　 模态计算包括系统的固有频率和振型计算，把计算结果与ANSYS仿真结果相比较，验证了程序的准确性。结果表明用多刚体法能方便快捷准确地进行模态计算。在频响函数计算中，分别用阻抗导纳法和振型叠加法进行计算。分析了频响函数曲线以及阻尼对频响函数的影响。发现求解质心的频响特性时，在整体坐标下和局部坐标下有着相同的频响特性，此时用整体坐标下的导纳矩阵更方便快捷。当求解任意点之间的频响特性时，只能在局部坐标下用振型叠加法进行计算。计算了系统的强迫振动响应，推导了刚体上任意点与质心之间的响应关系。通过对比实际台架的测试结果验证了仿真结果的正确性。最后研究了刚体间的功率流传递过程，分析不同刚度及阻尼对功率流传递的影响。
　　 本文以MATLAB环境下编制的计算程序为核心，利用VC++平台开发了相应的界面，形成了一个通用计算软件。本软件能够脱离开发语言平台而直接安装运行，具有占用系统资源少、运行效率高、操作简单的特点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2船舶隔振系统研究现状及其发展

1.2.1单层隔振系统

1.2.2双层隔振系统

1.2.3浮筏隔振系统

1.2.4主动隔振技术

1.3隔振系统建模综述

1.3.1多刚体法

1.3.2有限元法

1.3.3阻抗/导纳综合法

1.3.4模态阻抗综合法

1.3.5四端参数法

1.3.6功率流法

1.4本文所做的主要工作

第2章振动隔离的基本原理

2.1基于多刚体法的隔振系统坐标系变换

2.1.1旋转变换

2.1.2平移变换

2.2基于多刚体法的隔振系统振动微分方程

2.2.1力学模型

2.2.2隔振系统的振动微分方程式

2.2.3系统固有特性

2.3动力装置隔振系统的有限元理论

2.4本章小结

第3章 隔振系统固有特性研究

3.1单层隔振系统固有特性计算

3.1.1单层隔振系统模型的建立以及参数说明

3.1.2单层隔振系统固有频率及振型计算

3.1.3计算程序结构

3.2双层隔振系统固有特性计算

3.2.1双层隔振系统模型的建立以及参数说明

3.2.2用动力学方法计算双层隔振装置固有频率及振型

3.2.3用有限元方法计算双层隔振装置固有频率

3.3隔振系统频响函数计算

3.3.1双层隔振系统下层质心跨点频响

3.3.2双层隔振系统上层质心垂向的原点频响

3.4本章小结

第4章 隔振系统强迫振动以及隔振效果评价

4.1系统响应的理论计算

4.1.1逐步积分法的原理

4.1.2响应在局部坐标系与整体坐标系下的转化

4.1.3用MATLAB编制时域响应计算程序

4.2单层隔振系统强迫振动计算

4.3双层隔振系统强迫振动研究

4.3.1实验方案

4.3.2双层隔振系统强迫振动实验与仿真结果比较

4.4隔振效果评估指标

4.4.1功率流评价

4.4.2双层隔振系统功率流计算

4.5本章小结

第5章振动被动控制通用计算软件开发

5.1引言

5.1.1软件的开发平台

5.1.2软件界面的设计特点

5.2软件的开发流程

5.2.1软件的接口技术

5.2.2程序框架设计

5.2.3程序代码的添加

5.3软件功能显示

5.3.1主界面显示

5.3.2系统模型模块

5.3.3计算模块

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢