检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：陈颀华东交通大学

学位级别：硕士

动力吸振器是一种常用的控制振动方式,可以减小日常生活中振动所产生的影响。动力吸振器可分为被动式、半主动式与主动式三种,其中半主动式吸振器由于可以拓宽减振频带且在减振过程中能耗较少等优点而被广泛使用,磁流变弹性体(MRE)材料... 详细信息

动力吸振器是一种常用的控制振动方式,可以减小日常生活中振动所产生的影响。动力吸振器可分为被动式、半主动式与主动式三种,其中半主动式吸振器由于可以拓宽减振频带且在减振过程中能耗较少等优点而被广泛使用,磁流变弹性体(MRE)材料不容易沉降、稳定性较好,且刚度可变。因此本文提出了一种将MRE材料与传统动力吸振器结合的半主动式MRE动力吸振器。利用MATLAB/Simulink建立仿真模型,仿真分析了半主动式MRE动力吸振器的移频特性和减振性能,并搭建振动实验台测试分析主系统分别在定频与扫频下的加速度响应,验证了所设计吸振器的有效性。本文主要研究内容如下:1、选取硅橡胶、硅油和粒径大小为5-7μm的羰基铁粉为制备材料,分别制备羰基铁粉含量为70%、60%和40%三种不同配比的MRE样品且在固化时分别施加0 m T、300 m T、600 m T和900 m T的外加磁场,并采用MCR 302型旋转流变仪测试其流变性能,分析剪切储能模量与损耗模量的变化情况,对比测试分析结果,选取磁流变效应最好的MRE用于动力吸振器中作为其中的可变刚度元件。2、提出一种半主动式MRE动力吸振器,采用对称型的励磁线圈,以增大可作用于MRE材料中的最大磁场,达到更好的减振效果。从所设计半主动式MRE动力吸振器的结构出发,选定了吸振器的零件材料,利用Maxwell 16.0软件对磁路进行仿真分析,确定结构参数,保证通过MRE的磁感应强度满足需求。3、根据动力吸振器的动力学模型,利用MATLAB/Simulink搭建动力学仿真模型,分别从频域和时域仿真分析半主动式MRE动力吸振器的移频特性以及减振性能,通过仿真分析,表明半主动式MRE动力吸振器可以加宽减振频带,且在固有频率和外部激振频率相近或相等的情况下,对主系统的振动控制效果更为明显。在扫频仿真中,为消除由于吸振器加入所产生的共振峰,提出了一种刚度调节方法,经仿真证明该方法有效。4、利用半主动式MRE动力吸振器搭建振动系统实验台,对其移频特性与减振性能进行实验分析。实验中,控制电流使MRE刚度发生变化,继而达到调整半主动式MRE动力吸振器固有频率的目的。分别测试了在不同激励与电流下主系统有无吸振器的加速度响应变化,对响应变化进行分析对比,证明本文设计的半主动式MRE动力吸振器可以扩宽减振频带,减振效果较好,说明该设计正确有效,能实现预期设计目标。

关键词： MRE 半主动式动力吸振器固有频率移频特性减振性能

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基于磁流变弹性体的推进轴系半主动式吸振器研究

基于磁流变弹性体的推进轴系半主动式吸振器研究

引用

作者：王剑哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

推进轴系的纵向振动会影响水下航行器的声隐身性能,因此,对其进行振动控制具有重要意义。磁流变弹性体作为新兴的智能材料,其优异的磁致力学性能可有效拓宽吸振器的振动控制频带。本文针对水下航行器推进轴系纵向振动引发的艇体声辐射问... 详细信息

推进轴系的纵向振动会影响水下航行器的声隐身性能,因此,对其进行振动控制具有重要意义。磁流变弹性体作为新兴的智能材料,其优异的磁致力学性能可有效拓宽吸振器的振动控制频带。本文针对水下航行器推进轴系纵向振动引发的艇体声辐射问题,基于磁流变弹性体提出一种具有宽频吸振特性的半主动式吸振器,并对其振动控制性能进行了研究。本文具体工作如下: 首先,理论分析动力吸振器减振原理并基于磁流变弹性体设计动力吸振器。根据设计需求基于磁流变弹性体提出一种半主动式吸振器的设计方案,并基于固定点理论对动力吸振器的设计参数进行优化。计算结果表明,优化参数后动力吸振器的振幅放大因子下降了50%,有效提高了动力吸振器的吸振效果。完成了分布式动力吸振器的结构设计,并对所提出的吸振器单元磁场进行仿真分析。仿真结果表明,当动力吸振器的线圈匝数为400匝,通电电流为0～3A时,其磁感应强度大小为0m T～350m T。其次,仿真探究了半主动式动力吸振器的移频特性与振动控制效果。仿真分析吸振器高度、MRE杨氏模量等参数对动力吸振器移频特性的影响,并将分布式动力吸振器安装于推进轴系上,仿真求解其振动加速度级以验证半主动吸振器的吸振性能。仿真结果表明,本文所提出的半主动吸振器吸振频带为55Hz～140Hz,是相同尺寸被动式吸振器的3.5倍,且振动加速度级在55Hz～140Hz平均下降了18d B。之后,设计并制备了各向异性磁流变弹性体。基于亥姆霍兹线圈设计磁场发生装置,并对其进行磁场仿真与测试。结果表明,磁场发生装置在3A电流下磁感应强度为1280m T,满足制备磁流变弹性体的磁场需求。其次,制备了各项异性磁流变弹性体并对其进行电镜测试。结果表明,磁流变弹性体内部的铁粉颗粒呈现出明显的链状结构。最后,测试MRE的力学性能并试验验证动力吸振器的移频特性。通过流变剪切仪在0～1000m T磁场范围内测试了四种配比的MRE的磁致剪切储能模量。选取两种剪切模量变化范围为0.207MPa～1.58Mpa和0.972MPa～1.823MPa,磁流变效应分别为763%和188%的MRE,组装两种动力吸振器,并搭建测试平台试验研究动力吸振器的移频特性。试验结果表明,通过调节电流实现了动力吸振器固有频率范围的拓宽,其固有频率分别可在57.9Hz～136.1Hz以及120.5Hz～164.2Hz之间移动。

关键词：磁流变弹性体推进轴系纵向振动半主动式动力吸振器振动控制

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光热发电定日镜系统智能动力吸振器机械结构与控制系统研究

光热发电定日镜系统智能动力吸振器机械结构与控制系统研究

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作者：尹帅虎青海大学

学位级别：硕士

风载荷作用于定日镜镜面产生的振动是引起定日镜聚光效率下降的主要因素,因此抑制风载荷引起的镜面振动对提高光热发电站的发电效率非常重要。其中安装动力吸振器是抑制振动的手段之一,被广泛应用与研究。新型智能材料-磁流变弹性体其... 详细信息

风载荷作用于定日镜镜面产生的振动是引起定日镜聚光效率下降的主要因素,因此抑制风载荷引起的镜面振动对提高光热发电站的发电效率非常重要。其中安装动力吸振器是抑制振动的手段之一,被广泛应用与研究。新型智能材料-磁流变弹性体其储能模量可由外加磁场进行控制,并且可控可逆性好、响应快、能耗低,具有宽广的应用前景。在减振领域,常作为变刚度元件被用于动力吸振器中。本文基于磁流变弹性体的磁致变刚度特性,设计了一款频率可调式的半主动式动力吸振器,并考虑定日镜安装空间和承载能力的工程实际,提出了在定日镜镜面和支撑结构之间安装动力吸振器的设想。首先根据定日镜的动静力学分析,建立镜面-动力吸振器-支撑结构-立柱的耦合动力学模型,基于运动学原理和运动微分方程对定日镜振幅进行分析求解,并采用MATLAB数值仿真的方式研究了吸振器的结构参数对吸振性能的影响;其次根据动力吸振器的结构参数、定日镜的振动特点及安装位置等因素,对半主动式动力吸振器的结构及尺寸进行了设计,并对其磁场强度、磁场均匀性、温升特性及吸振性能进行了适应性仿真;最后采用Labview软件实现了对定日镜振动信号的采集、分析处理及吸振器输入电流的调控,满足对定日镜振动及其抑制实时控制的需求,并通过实验验证了所设计的半主动式动力吸振器的移频特性和吸振性能。结果表明:设计的基于磁流变弹性体的半主动式动力吸振器结构合理、频率可调;吸振效果在激励频率接近主系统固有频率时最大,其加速度振动振幅降低了12%;控制系统能够实现对定日镜振动信号和半主动式动力吸振器输入信号的闭环控制。

关键词：半主动式动力吸振器定日镜智能材料结构设计控制系统

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基于磁流变弹性体的船舶轴系纵振动力吸振器的实验研究（英文）

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船舶力学 2017年第6期21卷 750-760页

作者：杨志荣卢坤饶柱石于洪亮集美大学轮机工程学院福建省船船与海洋工程重点实验室福建厦门361021 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

磁流变弹性体是一种新型的智能材料,由微米级的羰基铁粉和聚合物合成。由于它具有弹性模量可调、无需封装、稳定性好、响应快等优点,已被广泛应用于机械振动控制等领域。文中针对船舶推进轴系纵振动力学特性,提出一种固有频率可调的磁... 详细信息

磁流变弹性体是一种新型的智能材料,由微米级的羰基铁粉和聚合物合成。由于它具有弹性模量可调、无需封装、稳定性好、响应快等优点,已被广泛应用于机械振动控制等领域。文中针对船舶推进轴系纵振动力学特性,提出一种固有频率可调的磁流变弹性体动力吸振器用于轴系纵振控制。首先理论分析了安装动力吸振器的推进轴系的动力学模型,其次对动力吸振器进行了移频特性试验,并在1:4的船舶轴系缩比模型上进行了变转速工况下吸振效果试验。实验结果表明,该吸振器具有12.3 Hz的移频范围,并且在不同轴系工作转速下相比于被动式吸振器均有更好的吸振效果。

关键词：磁流变弹性体智能材料半主动式动力吸振器纵向振动船舶轴系

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舰艇轴系纵振特性及基于磁流变弹性体的半主动控制技术研究

舰艇轴系纵振特性及基于磁流变弹性体的半主动控制技术研究

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作者：杨志荣上海交通大学

学位级别：博士

螺旋桨是水面船舶和舰艇的主要推进装置。舰艇在水中运动,不可避免地在艉部形成不均匀的伴流场;螺旋桨在不均匀伴流场中工作会产生脉动推力,经推进轴系、推力轴承及其基座传递到壳体,引起壳体产生振动,进而形成水下声辐射。由螺旋桨脉... 详细信息

螺旋桨是水面船舶和舰艇的主要推进装置。舰艇在水中运动,不可避免地在艉部形成不均匀的伴流场;螺旋桨在不均匀伴流场中工作会产生脉动推力,经推进轴系、推力轴承及其基座传递到壳体,引起壳体产生振动,进而形成水下声辐射。由螺旋桨脉动推力引起的艇体振动进而辐射噪声是舰艇辐射噪声的重要来源,应当引起高度重视。因此,研究螺旋桨激励力在推进轴系中的传递规律及轴系振动的内在成因机理对轴系采取有效的振动控制措施显得尤为重要,是艉部激励引起舰艇低频振动噪声控制的关键所在。本文深入研究了推进轴系纵、横向振动及纵横耦合振动的动力学特性及参数影响规律;提出了轴系纵向振动控制的半主动控制措施;利用磁流变弹性体设计了一款磁流变弹性体半主动式动力吸振器对推进轴系纵向振动进行振动控制,并进行了试验研究以验证其移频特性和吸振效果。具体内容包括:(1)简述潜艇推进轴系的结构特点,对结构进行了简化,运用解析法推导出推进轴系纵向和横向振动的固有频率及振型,对推进轴系纵向和横向线性振动特性进行了分析。采用弹性力学的方法,推导出推进轴系纵横耦合振动的动力学方程;针对工程实际结构,运用有限单元法,建立了结构的有限元分析模型;计算了推进轴系纵横耦合振动的位移响应,并对在不同激励力水平、不同激励频率和极端载荷工况不同阻尼作用下的响应结果进行了研究,为推进轴系的减振降噪奠定了理论基础。(2)提出一种并联安装在推进轴系上的磁流变弹性体动力吸振器的设计理论方法,考虑了推进轴系作为弹性连续体的情况下,采用模态截取和模态综合法建立其推进轴系‐动力吸振器混合动力学系统模型,对动力吸振器设计参数的影响规律进行了分析。在此基础上,介绍了制备磁流变弹性体的基本材料特性,基于偶极子模型对磁流变弹性体磁致剪切模量的微观机理进行了研究,得到了影响磁流变弹性体磁致剪切模量的各主要因素;同时,对磁流变弹性体的宏观粘弹性力学模型进行了研究,分析了外加磁场对其力学性能的影响。(3)简述磁流变弹性体材料的制备过程,采用天然橡胶为基体制备了磁流变弹性体,测试了样品的相关性能参数,并对试验测试数据进行了拟合;利用磁流变弹性体剪切模量可调的性质,设计了一款磁流变弹性体半主动式动力吸振器用于推进轴系的纵向振动控制,对该动力吸振器的结构尺寸进行了设计和电磁场分析,并对单个磁流变弹性体动力吸振器的移频特性和组合式磁流变弹性体动力吸振器的吸振效果进行了理论仿真分析。(4)通过磁流变弹性体动力吸振器的试验研究,对单个磁流变弹性体动力吸振器的移频特性和安装在推进轴系上的组合式磁流变弹性体动力吸振器的吸振效果进行了试验验证,并对单个磁流变弹性体动力吸振器的固有频率随控制电流和温度的影响变化规律进行了研究,为磁流变弹性体动力吸振器在舰艇上的实际应用奠定基础。基于机理与规律分析,建议了减小推进轴系纵横耦合振动的系统参数控制措施;基于磁流变弹性体技术提出了安装磁流变弹性体动力吸振器对推进轴系纵向振动进行半主动控制,设计的磁流变弹性体动力吸振器经试验验证,具有较宽的移频范围和较好的吸振效果。有关结论对工程实际应用具有一定的借鉴意义。

关键词：推进轴系纵横耦合振动纵向振动磁流变弹性体半主动式动力吸振器振动控制

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