基于Newmark算法的变质量动力吸振器仿真方法研究

摘要

动力吸振器是一种振动控制装置。传统动力吸振器有效减振频带较窄,当外界激励频率发生变化时,其减振性能显著变差。为了解决这一问题,本论文研究了变质量自适应动力吸振器,其根据外界激振频率的变化实时调节自身质量来改变固有频率,从而获得较好的宽频减振效果。同时,为了研究吸振器质量变化过程中的运动规律,提出了一种基于Newmark算法的变质量动力吸振器仿真方法,并通过实验对该方法进行了验证。
　　本文主要研究内容如下:
　　(1)介绍了传统动力吸振器基本原理及基于主系统位移响应和加速度响应的动力吸振器最优设计理论。推导了吸振器参数变化对其减振性能的影响。研究了最优同调频率比和最优阻尼比条件下,吸振器最优减振理论及质量对减振性能的影响。
　　(2)介绍了求解动力学方程的模态叠加法和逐步积分法,讨论了其在求解线性和非线性问题中的应用。分析了几种逐步积分法的稳定性和精度,为选取后续合适的计算方法提供参考。
　　(3)针对传统动力吸振器的不足,研究了一种变质量动力吸振器,分析了其宽频减振性能。提出了一种基于Newmark算法的变质量动力吸振器仿真方法,对变质量过程中系统瞬态运动过程进行分析和研究。
　　(4)搭建实验系统,研究了变质量动力吸振器的实际减振效果。探讨了主系统加速度的变化规律。依据参数识别理论对实验系统进行了参数识别,利用本文提出的仿真方法对系统变质量瞬态过程进行仿真研究。对比仿真数据和实验数据,验证了所提仿真方法的正确性。

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第一章 绪论

1.1 振动控制概述

1.2 动力吸振器技术的发展现状

1.3 动力学问题的数值分析方法

1.4 本论文的课题来源和主要内容

第二章 动力吸振器基本原理

2.1 引言

2.2 动力吸振器减振原理

2.3 动力吸振器设计方法

2.4 传统动力吸振器减振性能研究

2.5 本章小结

第三章 动力学方程的数值求解

3.1 前言

3.2 模态叠加法

3.3 逐步积分法

3.4 本章小结

第四章 变质量动力吸振器原理及仿真方法研究

4.1 引言

4.2 变质量动力吸振器原理及性能研究

4.3 动力吸振器变质量瞬态过程仿真方法研究

4.4 本章小结

第五章 变质量动力吸振器实验研究和仿真方法验证

5.1 引言

5.2 变质量动力吸振器实验系统设计

5.3 动力吸振器变质量瞬态过程实验及结果分析

5.4 实验系统参数识别

5.5 变质量动力吸振器仿真方法验证

5.6 本章小结

第六章 结论和展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢