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

1、隨著星載高敏感度有效載荷的應(yīng)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(yīng)科技發(fā)展的需要。隔振技術(shù)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(shè)計(jì)方法仍不完善，缺乏系統(tǒng)性的理論指導(dǎo)。本文研究來源于973項(xiàng)目子專題“XXX微振動傳遞與響應(yīng)抑制方法”和上海市“晨光計(jì)

2、劃”項(xiàng)目“索網(wǎng)結(jié)構(gòu)主被動隔振平臺的隔振機(jī)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(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)的理論研究，具體研究內(nèi)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(dá)式是位移與速度的相關(guān)函數(shù)，通過改變表達(dá)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(jié)

3、果表明摩擦類阻尼不利于微振動的控制。推導(dǎo)并獲得了無約束兩自由度隔振系統(tǒng)的傳遞率表達(dá)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(zhuǎn)化為單自由度隔振系統(tǒng)，這對于隔振的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究具有一定的指導(dǎo)意義。
　　研究了復(fù)合載荷作用下U型波紋管的力學(xué)特性。在前人研究的基礎(chǔ)上，研究分析了復(fù)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(dǎo)了復(fù)合載荷作用下波紋管的體積變形量的計(jì)算公式，為波紋管類隔

4、振器中阻尼的相關(guān)計(jì)算提供了理論基礎(chǔ)。采用有限元方法對理論結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，公式推導(dǎo)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　對采用U型波紋管的三參數(shù)流體阻尼隔振器進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，并求得簡諧位移輸入時隔振器輸出力特性和內(nèi)部壓力特性。利用復(fù)合載荷作用下波紋管的體積變形量公式和阻尼孔兩側(cè)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(jìn)行求解，得到簡諧位移輸入時隔振器的力學(xué)特性。采用雙向流固耦合分析軟件對隔振器進(jìn)行建模

5、與求解，將理論模型與仿真模型的結(jié)果對比后發(fā)現(xiàn)，兩種模型的結(jié)果吻合良好，說明理論建模方法是準(zhǔn)確可靠的，可以用于指導(dǎo)隔振器的相關(guān)研究。
　　建立了波紋管流體阻尼隔振器的結(jié)構(gòu)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(nèi)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(yàn)證理論的正確性，設(shè)計(jì)了一種三參數(shù)流體阻尼隔振器，對其進(jìn)行動剛度測試和基礎(chǔ)激勵下的傳遞率特性測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)計(jì)的隔振器具有十分優(yōu)良的隔振性能

6、，還驗(yàn)證以上兩個“聯(lián)系“的相關(guān)結(jié)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(shè)計(jì)具有非常重要的指導(dǎo)意義。同時文中還提出了三參數(shù)隔振器的“最優(yōu)隔振質(zhì)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(jié)構(gòu)綜合法對基于三參數(shù)隔振器的并聯(lián)支撐隔振平臺進(jìn)行建模研究，同時設(shè)計(jì)了一款基于三參數(shù)隔振器的隔振平臺并對其進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。在隔振平臺的建模中，采用三參數(shù)模型和集中質(zhì)量來描述隔振器的軸向力學(xué)特性，采用帶集中