非线性刚度

摘要： 目的 提出一种用于工程计算的金属橡胶数值模拟方法,为制备缓冲性能良好的金属橡胶材料提供了理论基础。方法 建立金属橡胶减振器有限元模型,由Sprng-Dampr165单元定义金属橡胶材料;通过数值模拟,计算了不同负载质量对其抗冲击特性的影响,并对其进行可行性分析。结果 有限元结果表明,响应加速度峰值在负载质量为4.2kg时,最大误差为27.72%;在负载质量为9.8kg时,最大误差为38.15%,试验结果与有限元结果趋势相同,验证了其可行性。结论 当冲击载荷较小时,提出的数值模拟方法在模拟金属橡胶减振器的抗冲击特性时有着较好的表现。

摘要： 根据静液式减速带振动能量回收装置的能量收集需求,提出了一种基于液压缸的换能器.对换能器液压缸的非线性刚度特性进行了分析,并得到换能器液压缸等效刚度与活塞位置之间的变化曲线.针对动态特性影响下的换能器的振动问题,建立了一种液压缸非线性刚度约束下的换能器振动模型,并采用平均法求得系统的幅频响应,分析了换能器液压缸非线性刚度、液压缸无杆腔活塞初始位移、换能器系统所受到的外激励幅值对换能器液压缸系统幅频特性的影响.同时,基于李雅普诺夫判别法对换能器系统进行反馈控制研究,分析了控制前后振动速度与位移的关系.结果表明:该反馈控制器是有效的,反馈控制的加入可以减少剧烈振动现象的发生,提高了系统的稳定性.

摘要： 在对浮置板隔振器载荷特征分析的基础上,提出了隔振器优化设计目标,基于非线性隔振理论,设计了具有高静低动刚度特性的非线性刚度曲线,并对其静态和动态特性进行了分析;针对所设计的非线性刚度曲线存在的缺陷,设计了与之匹配的最优隔振器阻尼曲线,进一步提高其隔振性能。通过对浮置板轨道用隔振器刚度和阻尼参数的非线性设计,使得隔振器兼具低频隔振和动态位移控制的能力。理论研究表明:相比线性隔振器,所设计的非线性隔振器具有更低的主共振频率,且共振峰值明显低于线性系统;相比采用既有线性钢弹簧隔振器的浮置板减振轨道系统(以下简称线性系统),采用非线性隔振器的浮置板减振轨道系统可有效控制轨道板动态位移,轨道板动态位移可降低约50%;可显著降低轨道板的振动加速度响应,振动加速度有效值可降低约46%;在低频段(≤20 Hz)的隔振效果优于线性系统,尤其在10 Hz左右处的衰减效果最为明显,分频最大振级插入损失达到11.83 dB。

摘要： 为仿真栓接结合部非线性动力学特性,提出一种基于非线性横观各向同性虚拟材料的栓接结合部动力学建模方法.基于有限单元法,利用8节点实体单元构建被连接件及用来等效栓接结合部的横观各向同性虚拟材料层,虚拟材料层与被连接件固接.采用非线性虚拟材料等效栓接结合部,以模拟含栓接结合部结构在不同幅值的外简谐激振下所体现出的非线性刚度特性.为提高非线性模型计算精度,将非线性横观各向同性虚拟材料层进行分区处理,每个区域虚拟材料参数分别由该区域虚拟材料的形变确定.最后,对模型进行局部降维,在时域下求解模型的幅频响应,通过对比仿真计算结果和试验结果,验证所提出建模方法的可行性与有效性.

摘要： 为了探究非线性刚度对谐振式压力传感器及其测控系统的影响,建立了基于非线性谐振器的直流AGC闭环自激模型,采用平均法进行模型的求解.在SIMULINK中搭建闭环自激系统的仿真模型,以验证平均法的求解结果以及研究非线性刚度对系统性能的影响.采用开环扫频及线性拟合的方法测得了实际压力传感器的固有频率以及非线性系数.仿真结果表明:基于平均法的闭环自激模型求解结果与仿真结果非常接近.非线性刚度对闭环自激系统的频率稳定性影响非常微弱,但却会使系统的动态性能变差,从而增加闭环控制的难度.过大的非线性系数会降低传感器的灵敏度并增加传感器的非线性度,因此在传感器芯片设计时要尽可能降低非线性刚度的大小.

摘要： 在高精度微型惯性制导系统的应用中,基于MEMS工艺制造的硅微谐振式加速度计(SRA)由于其较大的线性量程和较低的控制环路噪声,更容易实现高精度,逐渐成为研究热点.研究发现,SRA高Q值设计的特点使得谐振器极易受到非线性振动的影响,进一步产生幅频耦合效应导致SRA的幅度噪声耦合到频率输出噪声,恶化SRA的零偏不稳定性,因此在设计时应尽量避免谐振器非线性振动的干扰.分别从驱动力控制和谐振器的结构设计两个方面对谐振器非线性振动进行了理论分析,在此基础上提出特定Q值与结构下改变谐振器边界条件的方法,将非线性刚度降低为原来的41％,线性振动的最大振幅提升为原来的2.6倍.最后设计实验验证了谐振器的非线性刚度和幅频响应,理论模型与实验值误差小于15％.

摘要： 基于非线性隔振理论,提出了基于荷载特征隔振器隔振特征的非线性隔振器设计方法.具体包括:车辆-轨道-隧道耦合动力学建模、浮置板轨道用隔振器荷载特征识别、隔振器非线性刚度优化设计、隔振器非线性阻尼优化设计和非线性减振轨道系统仿真验证.该方法通过对浮置板轨道用隔振器刚度和阻尼参数的非线性设计,使得隔振器兼具低频隔振和动态位移控制的能力.理论研究表明:相比采用既有线性钢弹簧隔振器的浮置板减振轨道系统(以下简称线性系统),采用非线性隔振器的浮置板减振轨道系统(以下简称非线性系统)可有效控制轨道板动态位移,轨道板动态位移可降低约20％;,非线性系统可显著降低轨道板的振动加速度响应,振动加速度有效值可降低约62％;非线性系统在全频段都具有较好的衰减效果,Z振级插入损失约3 dB,在低频段(≤20 Hz)非线性系统的隔振效果优于线性系统,分频最大振级插入损失约12 dB.

摘要： 低频电磁振动台输出的大行程激励信号会受回复弹簧刚度非线性的影响,产生严重的谐波失真.为此,在电磁振动台机电耦合简化模型基础上,通过将簧片式回复结构非线性刚度简化为有限阶幂级数,分析得到刚度非线性导致振动波形失真机理;然后,通过Simulink仿真平台分析选定簧片结构可知,振动行程(簧片形变量)的增加及频率的降低均使刚度非线性特性及对应的波形失真增大.最后,试验测试得到电磁振动台的非线性刚度特性及不同频率、幅值输出信号失真度值,通过与仿真数据对比,验证了理论计算及仿真分析的正确性.研究成果可为设计低波形失真电磁振动台及提高振动传感器校准精度提供理论及试验依据.

摘要： 根据特定形状弹性结构力形变的非线性关系实现准零刚度隔振是一种更为直接的方法。利用弹性圆环弯曲变形来获得准零刚度,与此同时,通过添加水平弹簧和水平阻尼,引入非线性刚度和非线性阻尼。建立隔振系统动力学模型,运用直接运动分离法,给出了设计的频率响应和位移传递率的表达式,并对解析结果进行了数值验证,讨论了水平刚度和水平阻尼对位移传递率的影响。结果表明,优化水平弹簧刚度可以使隔振频率带宽扩大,而优化水平阻尼可以同时实现共振抑制和高频隔振。

摘要： 操纵面间隙会引起结构非线性,容易诱发极限环颤振.根据设计需要,考虑操纵面中心间隙的影响,采用最小状态拟合技术对频域非定常气动力进行有理函数拟合,采用分段函数描述间隙引起的非线性刚度,研究操纵面在间隙作用下的极限环颤振响应的行为特点.结果表明,由于中心间隙的影响,系统会在低于线性颤振速度时就产生极限环振荡,同时,振荡幅值随飞行速度或中心间隙的增大而增大.

摘要： 本文针对含刚度非线性的弱非线性周期结构,建立了基于一阶摄动法的Bloch传播波求解及带隙分析方法.应用该方法对单质量-弹簧、双质量-弹簧、接地质量-弹簧一维非线性周期结构进行建模,分析了刚度非线性对周期结构带隙特性的影响.结果表明,非线性周期结构的带隙频率、衰减区域和波幅、非线性刚度特性相关,接地周期结构表现出带通滤波特性,由于接地刚度的存在,其低频段存在一个带隙.这些特性可用于设计一些振动控制结构.

摘要： 轨道交通所用的橡胶减震元件在多向承载时通常会获得预压缩应力,这会使橡胶减震元件在多向承载过程中表现出Mullins效应.详细研究橡胶材料的Mullins效应原理、超弹本构模型的局限以及Mullins参数对橡胶软化行为的影响特性,指出与纯超弹参数的分析相比，Mullins参数的分析方法可大幅改善分析结果的准确性，而且使不同预载荷下分析结果与试验测试结果保持一致性，说明该方法特别适合用于橡胶件在包含预应力状态下的准静态刚度分析.为研究和分析带预应力的橡胶减震元件的非线性刚度计算提供一种新的思路和方法.

摘要： 本文研究了非线性刚度转子系统发生松动故障时的振动问题。考虑了转轴材料的非线性因素，建立了在非稳态油膜力作用下的非线性刚度转子-滑动轴承系统松动模型，并用Runge-Kutta数值积分方法，得到了系统在不同的参数下的波形图、频谱图和轴心轨迹图的特征。并通过实验数据验证了该方法的可行性。数值分析结果为该类转子—轴承系统的设计和支承松动故障识别提供了一定的参考。

摘要： 本文以线性项和立方项之和来表示转轴材料的物理非线性因素,建立了考虑非线性油膜力的非线性刚度轴转子系统的动力学模型,利用数值积分法对转子系统由于局部碰摩故障导致的非线性动力学行为进行了研究,发现此类非线性振动系统具有倍周期分岔、拟周期和混沌等复杂的动力学行为,为此类系统的安全运行和有效识别转子故障提供了理论参考.

摘要： 本文以线性项和立方项之和来表示转轴材料的物理非线性因素,建立了具有非线性刚度弹性轴的转子系统的动力学方程,利用多尺度法对系统的非共振、主共振、超谐共振和亚谐共振等非线性动力学响应进行了分析,为具有此类特性的转子系统安全运行提供了理论参考.

摘要： 许多对地遥感卫星需要实现快速姿态机动以及多区域快速重访能力,需要配备大动量矩控制力矩陀螺作为姿轨控系统的执行部件.然而,控制力矩陀螺转速高,引起的微振动会严重恶化遥感器的在轨工作环境,导致遥感器成像能力下降,从而影响卫星观测分辨率.因此,必须考虑对控制力矩陀螺进行微振动控制.同时,火箭发射时的大量级振动会对控制力矩陀螺隔振装置产生基础激励,会造成控制力矩陀螺较大放大倍数.本文通过引入非线性刚度,同时考虑发射段基础激励的大振动和在轨段力激励小扰动模型,对控制力矩陀螺非线性隔振装置进行了设计,并对非线性刚度进行了优化.研究结果表明,所设计的非线性隔振装置可将发射时的控制力矩陀螺响应放大倍数控制在10倍以下,并且在轨微振动衰减能力达到90％以上,装置具有良好的发射段响应控制和在轨段的微振动隔离能力,满足卫星使用要求.

摘要： 建立了单桥复合悬架空心橡胶弹簧的非线性有限元接触模型,采用显示积分求解方法对其垂向(工作方向)的非线性刚度进行了分析,得到的刚度曲线与试验结果有很好的一致性.此模型可为空心橡胶弹簧结构的参数优化提供理论支持.

摘要： 本文介绍了表征汽车路面附着性的车轮接地性指数的定义，以及在欧洲通用的评价准则，给出了车轮接地性指数的解析表达式．通过ADAMS软件中双横臂悬架模型仿真，得到车轮弹跳过程中悬架刚度非线性变化的规律．运用lstOpt软件的拟合功能拟合刚度曲线．利用matlab软件对1／4汽车两自由度振动模型进行数字仿真，计算该模型的接地性指数．采用拟合得到的悬架非线性刚度作为振动模型参数更接近实际情况，有助于更准确地把握汽车悬架动载特性．

摘要： 在振源与隔振体之间安装减振器,用它控制振动能量的传递,从而减小隔振体的响应,是振动控制的有效且常用的方法,因此减振器的性能对整个系统来说是至关重要的.传统的减振器的作用机理一般是比较单一的,其适应性往往受到限制,多种机理同时作用的减振器已经成为发展方向,本文利用高分子材料的弹性提供弹性力,利用高分子材料的粘性和接触面间的摩擦力提供阻尼力,设计了一种新型的减振器,并利用ANSYS 软件对其进行了有限元建模,对其静态和动态特性进行了仿真计算,并对其静刚度、传递率等进行了测试,验证了有限元模型的可靠性.通过仿真和试验表明这种减振器具有明显的非线性刚度.

摘要： 为有效抑制共振并拓宽频带,本文提出一种新型动力吸振器.该动力吸振器由螺旋弹簧片及三个轴向磁体结构构成的非线性磁性弹簧构成.将设计的新型吸振器置于悬臂梁控制其一阶振动时,悬臂梁可等效为线性单自由度系统.利用平均法推导出系统在简谐激励下的稳态频响方程组及稳定性判定准则,进而对系统响应仿真及影响参数分析.仿真结果表明,适当的参数可有效抑制主系统宽频范围内振动,消除突跳等不稳定响应.为寻找最优吸振器参数,在分析鞍结分岔存在性以及非线性、阻尼等参数对其影响的基础上,提出一种新的参数优化方法用于对吸振器几何和结构参数的优化.结果表明,由提出的参数优化方法得到的吸振器参数,在消除不稳定响应同时,可使主系统振幅在大范围内获得有效抑制.

摘要： 本发明公开了一种转向架非线性变刚度橡胶堆，在橡胶堆的橡胶体上开有纵向贯通的方管状安装孔，在安装孔中装有变刚组件；所述变刚组件包括设有限位机构的上滑移块和下滑移块，所述上滑移块和下滑移块分别安装在安装孔上方的橡胶体和安装孔下方的橡胶体上；在限位机构的作用下，上滑移块能够在下滑移上作设定距离的滑移。所述上滑移块的下面为上块滑移面，下滑移块的上面为下块滑移面；上块滑移面贴压在下块滑移面上，上块滑移面和下块滑移面之间能够在重压下作相对滑移。其主要优势在于，列车以相同速度通过不同半径弯道或以不同速度通过相同径弯道时橡胶堆可自动进行非线性变刚，以应对车体施加的不同离心力。

摘要： 本发明的一种带有分段线性梁和永磁负刚度的多稳态非线性能量阱，包括由三个刚度不同的分段线性杆构成的分段线性梁，一端固定在分段线性梁基座上，另一端插入MNES质量块中，安装时两侧的分段线性杆与MNES质量块具有一定的预压缩量，中间的分段线性杆与MNES质量块具有间隙，随着MNES质量块上下运动，导致其与分段线性梁间的压缩量发生改变，产生分段线性正刚度。通过内、外磁铁产生所需的负刚度，利用正、负刚度的最优配合，构造出所需的多个稳态位置。将待减振系统的振动能量单方向的传递至本发明的能量阱中，并最终经由能量阱的阻尼快速耗散，从而实现对主系统振动的高效抑制。该能量阱结构简单、抑振频带宽、抑振效果显著。

摘要： 本发明公开了一种转向架非线性变刚度橡胶堆，在橡胶堆的橡胶体上开有纵向贯通的方管状安装孔，在安装孔中装有变刚组件；所述变刚组件包括设有限位机构的上滑移块和下滑移块，所述上滑移块和下滑移块分别安装在安装孔上方的橡胶体和安装孔下方的橡胶体上；在限位机构的作用下，上滑移块能够在下滑移上作设定距离的滑移。所述上滑移块的下面为上块滑移面，下滑移块的上面为下块滑移面；上块滑移面贴压在下块滑移面上，上块滑移面和下块滑移面之间能够在重压下作相对滑移。其主要优势在于，列车以相同速度通过不同半径弯道或以不同速度通过相同径弯道时橡胶堆可自动进行非线性变刚，以应对车体施加的不同离心力。

摘要： 本发明属于低频隔振技术领域，特别涉及一种负刚度非线性弱的新型磁致负刚度结构，包括基底、负载平台以及位于基底与负载平台之间的负刚度模块，所述负刚度模块包括对称布置的两组负刚度单元，每组所述负刚度单元包括并联的五磁吸式结构和三磁斥式结构。本发明利用三磁式磁斥的负刚度值随着位移呈“凹”形态，五磁式磁吸的负刚度值随着位移呈“凸”形态，然后通过五磁式和三磁式并联，获得的负刚度在相对较大的位移范围内变化较小，因此相较于以往简单的负刚度结构来说大大改善负刚度的非线性程度，提高整体的稳定性。

摘要： 本发明公开了一种缓和过渡非线性刚度牵引节点及其控制非线性刚度方法，其牵引节点包括金属芯轴、金属外套和橡胶弹性体，金属芯轴包括轴体和凸缘，金属芯轴的凸缘为一底面为平行四边形的棱柱，平行四边形棱柱的四个棱角呈两两相互垂直的状态，其分别处于空向上和实向上，且沿空向上和实向上的平行四边形棱柱的相对的棱角均设置为圆棱角；沿空向在金属外套的内壁上设置有关于金属外套轴线对称的空向凹槽，空向凹槽包括弧形空向凹槽底边和两侧的空向凹槽直边。本发明的牵引节点具有明显的径向刚度非线性特性和非线性刚度缓和过渡特性；本发明的刚度控制方法能进一步保证机车车辆具备更高的运行速度以及更佳的乘坐舒适性。

摘要： 本发明涉及一种基于液压负刚度机构的非线性刚度隔振系统，包括液压缸(2)和滚球滑道承载体(1)，其中，所述的滚球滑道承载体(1)的侧面设置有沿其中心轴对称分布的至少一对滚球滑道，每个液压缸(2)分别对应抵住一个滚球滑道，并对滚球滑道承载体(1)施加恒定液压力，使得所述液压缸(2)和滚球滑道承载体(1)组成提供垂向负刚度的液压负刚度机构，所述的滚球滑道承载体(1)的底端还安装有对其施加垂直力的垂向正刚度弹簧(4)。与现有技术相比，本发明可以根据所需刚度曲线实现非线性刚度，包括准零刚度、分段线性刚度等。

摘要： 本发明公开了一种缓和过渡非线性刚度牵引节点及其控制非线性刚度方法，其牵引节点包括金属芯轴、金属外套和橡胶弹性体，金属芯轴包括轴体和凸缘，金属芯轴的凸缘为一底面为平行四边形的棱柱，平行四边形棱柱的四个棱角呈两两相互垂直的状态，其分别处于空向上和实向上，且沿空向上和实向上的平行四边形棱柱的相对的棱角均设置为圆棱角；沿空向在金属外套的内壁上设置有关于金属外套轴线对称的空向凹槽，空向凹槽包括弧形空向凹槽底边和两侧的空向凹槽直边。本发明的牵引节点具有明显的径向刚度非线性特性和非线性刚度缓和过渡特性；本发明的刚度控制方法能进一步保证机车车辆具备更高的运行速度以及更佳的乘坐舒适性。

摘要： 本发明公开了一种缓和过渡非线性刚度牵引节点及其控制非线性刚度方法，其牵引节点包括金属芯轴、金属外套和橡胶弹性体，金属芯轴包括轴体和凸缘，金属芯轴的凸缘为一底面为平行四边形的棱柱，平行四边形棱柱的四个棱角呈两两相互垂直的状态，其分别处于空向上和实向上，且沿空向上和实向上的平行四边形棱柱的相对的棱角均设置为圆棱角；沿空向在金属外套的内壁上设置有关于金属外套轴线对称的空向凹槽，空向凹槽包括弧形空向凹槽底边和两侧的空向凹槽直边。本发明的牵引节点具有明显的径向刚度非线性特性和非线性刚度缓和过渡特性，解决了牵引节点椭圆现象；本发明的刚度控制方法能进一步保证机车车辆具备更高的运行速度以及更佳的乘坐舒适性。

摘要： 本发明涉及一种减振系统，具体涉及一种非线性刚度可调的惯容型非线性能量阱减振系统，包括用于将减振系统安装在主体结构上的底板，该减振系统还包括振子、滑轨、气弹簧、控制单元和惯容器；滑轨固定设置于底板上，振子沿滑轨滑动的设置于滑轨上；气弹簧成对设置，且对称于振子设置，气弹簧一端通过支承平台固定于底板上，另一端与振子侧边铰接；惯容器通过支架固定于底板上，并通过丝杆与振子侧边固定连接；丝杆平行于振子的运动方向设置。与现有技术相比，本发明的减振系统安装于主体结构上之后，能够通过控制单元对系统非线性刚度自适应性调控或实时调控，使得系统的最优工作频率与激励频率一致，从而进一步提高系统的振动控制效果。

摘要： 本发明涉及一种基于液压负刚度机构的非线性刚度隔振系统，包括液压缸(2)和滚球滑道承载体(1)，其中，所述的滚球滑道承载体(1)的侧面设置有沿其中心轴对称分布的至少一对滚球滑道，每个液压缸(2)分别对应抵住一个滚球滑道，并对滚球滑道承载体(1)施加恒定液压力，使得所述液压缸(2)和滚球滑道承载体(1)组成提供垂向负刚度的液压负刚度机构，所述的滚球滑道承载体(1)的底端还安装有对其施加垂直力的垂向正刚度弹簧(4)。与现有技术相比，本发明可以根据所需刚度曲线实现非线性刚度，包括准零刚度、分段线性刚度等。