某机载设备隔振安装设计分析与试验研究

目的提高机载设备典型U型谱环境下的抗振性能。方法采用数值法分析典型U型谱的隔振响应分析,确定隔振系统参数,设计隔振系统的刚度和阻尼,最后通过试验验证隔振器的性能及使用寿命。结果通过分析确定了给定典型U型谱的隔振设计最佳固有频率段为70~130 Hz,完成了某机载设备用隔振器的载荷计算,刚度和阻尼设计,并用试验验证了隔振器的性能及耐久性能。结论所设计的隔振系统满足该机载设备隔振安装的性能和振动耐久性要求,有效地提高了机载设备在U型振动谱环境下的抗振性能。     

具有零频特性的隔振器设计与减振性能研究

目的 开展零刚度隔振器的结构设计与减振性能试验验证.方法 现有隔振器在超低频下很难具备良好的隔振特性和较宽的隔振频率.在准零刚度技术的基础上,通过仿真计算和试验分析相结合的方法对零刚度隔振器进行了深入研究.结果 首先,建立了零刚度隔振器的物理模型,对其进行了静力学计算,分析了系统的刚度特性,给出了系统的零刚度条件,从而完成了隔振器的结构设计.然后,通过Adams仿真软件对隔振器进行了动力学分析,得出了其在超低频振动环境下具有较好的隔振效果.最后,对零刚度隔振开展了静力压缩试验、正弦振动试验以及随机振动试验,通过试验验证了隔振器的零刚度特性和优良的隔振性能.结论 实现了零刚度隔振器的结构设计,且该隔振器在0.2～2000 Hz范围内都处于减振状态,传递率未出现大于1的情况.     

基于剪切增稠液体的变阻尼隔振器动力学特性研究

目的研究一种具有变阻尼特性的剪切增稠液体(STF)隔振器。方法首先采用二氧化硅纳米颗粒和聚乙二醇200为工作介质合成剪切增稠液体,通过试验研究剪切增稠液体的流变特性。之后以剪切增稠液体为工作介质,设计一种活塞液压式减振增稠液体隔振器,建立隔振器的动力学模型,并通过数值仿真研究了该隔振器的减振性能;最后,研究剪切增稠液体隔振器隔振性能影响因素。结果当远离共振频率时,隔振器具有小阻尼特性;在共振区附近,由于剪切增稠效应,隔振器阻尼骤然增加,实现对共振峰的有效抑制。结论剪切增稠液隔振器可有效抑制共振峰,同时不会对高频隔振性能产生不利影响,有效解决了传统隔振器线性阻尼的固有缺点。     

某型飞机发动机隔振系统设计与振动特性分析

目的降低飞机由发动机振动引起的全机振动应力水平,改善全机振动环境。方法针对某型飞机发动机安装布局,设计一组斜置式橡胶隔振器,研究其隔振效果。建立由发动机假件、隔振装置及发动机安装架组成的隔振系统力学模型,利用有限元方法对隔振系统动态特性进行仿真,计算出其固有频率和隔振效率。结果从响应力曲线可以看出,在40 Hz以上橡胶隔振系统起到了非常好的隔振效果。结论所设计的隔振装置满足系统技术要求,斜置橡胶隔振系统起到了非常好的隔振效果,为此类飞机发动机隔振安装系统的研制提供理论依据。     

液-弹隔振器设计与试验分析

目的开展液-弹隔振器的设计及试验验证。方法基于反共振原理建立的液-弹隔振器动力学分析模型,推导了其动力学方程。结果建立了液弹隔振器隔振频率与相关参数的关系,依据相关参数完成了液-弹隔振器的设计,并进行了液-弹隔振器动力学性能相关试验,利用动刚度测试法和传递率测试法验证了液-弹隔振器性能,试验验证了液-弹隔振器高静态刚度和隔振频率点下的低动态刚度特点。结论实现了液-弹隔振器的设计,同时液弹隔振器在隔振频率点下达到60%的减振效果。     

舵面结构热模态试验方法研究

目的 探究高温对舵面结构模态试验结果的影响.方法 以导弹舵面为研究对象,开展高温环境下结构模态试验方法研究.基于石英灯热辐射高温加热系统和模态测试系统搭建热模态试验测试平台,采用带水冷装置的耐高温加长激振杆实现激励的施加,设计耐高温陶瓷引伸杆进行振动信号的测试,通过有限元仿真分析与试验数据对比,验证所提热模态试验方案的可行性.结果 当激振杆的正弦扫频试验在20～1000 Hz范围内,其传递函数值接近于1,说明激振杆传递性能良好.陶瓷引伸杆对试验件前四阶模态频率及振型影响较小,验证了陶瓷引伸杆设计的有效性.试验数据表明,试验件材料的刚度随着环境温度的升高逐渐降低,导致各阶模态的频率呈逐渐降低的趋势.结论 高温会使舵面结构的模态参数降低,该研究为后续型号产品的热模态试验提供了的试验手段和技术支持.     

惯性测量组合减振系统动力学分析及实验研究

目的保证惯性测量组合(Inertial Measuring Unit,IMU)减振系统具有良好的减振性能。方法建立测量组合的三维模型,为提高IMU的解耦率,调整IMU和支架的质心,使IMU的质心与4个隔振器的刚度中心基本重合。采用Mooney-Rivlin超弹性本构模型对橡胶隔振器的橡胶材料进行表征,并在此基础上建立IMU减振系统有限元模型,对IMU减振系统的频率响应和冲击响应进行分析,并对IMU减振系统进行振动和冲击试验。结果通过调整IMU质心位置和支架结构,使各阶模态能量解耦率都在80%以上;通过频率响应仿真分析,IMU减振系统在X,Y,Z方向上放大倍数分别为3.072,3.12,3.17;通过冲击响应仿真分析,IMU减振系统响应最大幅值为70.1g。结论通过实验验证了有限元模型的正确性和减振设计的有效性。     

金属丝网隔振器的研制与试验研究

研制了一套适用于某航空机载设备的金属丝网隔振器,包括三个不同型号。通过测试机载设备三个方向的载荷和激励频率,确定了减振器的固有频率和刚度,设计了与机载设备重心参考坐标面非对称的减振器布置形式。减振器的隔振效率为81%。进行了动态特性和耐久性验证试验,结果表明,该套金属丝网隔振器能有效抑制共振峰,具有较好的缓冲和宽频带隔振效果,可以作为航空机载悬置系统的隔振元件。     

基于平均法的金属橡胶隔振器非线性振动特性研究

目的研究金属橡胶隔振系统的非线性振动特性和机理。方法建立该金属橡胶隔振系统的非线性动力学模型,利用平均法推导出系统的自由振动运动方程和在简谐激励下的受迫振动幅频响应方程,通过数值计算分析影响隔振系统位移传递率的因素。随后设计一种结构紧凑的金属橡胶隔振器,通过静压试验得到加载卸载迟滞回线,利用拟合方法建立金属橡胶的指数型刚度模型。该模型在相同拟合效果下参数较少,将指数型非线性刚度模型代入到振动方程中进行求解,得到理论幅频响应曲线。同时,进行金属橡胶隔振系统的正弦扫频试验,得到不同振动幅值下的实测传递率幅频响应,与理论计算结果进行对比。结果拟合参数与系统的振动特性相关,拟合参数k_(1)越大,系统共振频率越低,拟合参数k_(2)越大,系统共振频率越高。理论计算与试验结果共振频率的误差最大为2.1%,放大倍数最大误差为17.1%。该理论方法可以较为准确地计算出隔振系统的共振频率、共振放大倍数以及非线性振动的跳跃现象。结论该方法可以较为准确地通过金属橡胶隔振器的静压试验数据预估出金属橡胶隔振系统的非线性振动特性,对于金属橡胶隔振设计具有一定的应用价值。     

某涡桨发动机隔振安装系统弹性参数优化研究

目的降低某型涡桨发动机安装系统中存在的振动耦合。方法在ADAMS中建立该涡桨发动机安装系统的动力学模型,以发动机安装系统模态频率及侧向、垂向模态对应的振动解耦率为优化条件,通过ADAMS/insight模块对该动力学模型进行刚度优化。结果通过优化,发动机安装系统侧向模态频率为8.03 Hz,垂向模态频率为28.23Hz,满足隔振要求。侧向、偏航、俯仰模态实现了振动解耦,解耦率均在97%以上。由于主隔振器结构特点,垂向、航向、滚转模态仍存在振动耦合,可考虑改变主隔振器结构以降低该振动耦合。结论所述方法可提高涡桨发动机安装系统的振动解耦率,降低安装系统的刚度设计难度,进而提高涡桨发动机安装系统的隔振效率。     

单轴虚拟振动试验技术研究

目的 探索结合有限元和闭环随机振动控制方法搭建的随机振动虚拟试验系统是否可信,以及其限制条件,并明确下一步的工作方向。方法 搭建虚拟振动,并获得虚拟试验结果,并和实物试验结果进行比对。分别搭建随机振动控制仪模型和振动系统有限元模型,再组合成整个闭环随机振动虚拟试验系统。对振动台、夹具、产品进行有限元建模后,再根据模态试验结果对其修正。振动台、夹具、产品的有限元模型修改到位后,组合成振动系统有限元模型,振动系统有限元模型联合控制仪模型,构建闭环随机振动虚拟试验系统,并将虚拟试验结果和实物试验结果进行比对。结果 在400 Hz之前的低频段,虚拟试验结果和实物试验结果的一致性较好。结论 这种方法搭建的虚拟振动系统,在400 Hz前的低频段,可信度较好。     

高超声速导弹随机振动响应分析

目的 研究某高超声速导弹飞行过程中的振动状态,获得导弹在给定压力载荷下的振动响应特性。方法结合有限元分析、随机振动理论,利用三维软件构建导弹有限元模型,并在Ansys Workbench平台对其进行模态分析及谐响应分析。基于模态分析结果,对导弹进行随机振动响应试验,探究导弹在频域及力学上的振动响应特征。结果 计算得出导弹前六阶固有频率和振型,获得导弹上一检测点在给定振动激励载荷下的加速度响应曲线,并得到导弹整体结构的应力分布云图。结论 导弹模型强度符合要求,导弹在振动激励载荷下的加速度响应峰值均出现在380～400Hz,应力极值出现在导弹尾部区域,在此区域内,导弹更易产生结构性损伤。在飞行器地面环境模拟试验中,应着重考虑此频域及位置的振动条件。     

某异型结构振动夹具的设计及试验验证

目的完成某异型飞行器的振动夹具设计。方法对初步设计的夹具进行有限元模态仿真计算、传递均匀性仿真计算,结合仿真计算结果,有针对性地对夹具进行设计改进。经仿真计算,设计改进后夹具满足设计固有频率及均匀性要求。结果夹具固有频率的试验结果与仿真计算误差约为7%,均匀性也较吻合。结论验证了仿真计算结果的正确性、设计的合理性,该异型飞行器振动试验进一步验证了该夹具传递特性也较好。     

有限元仿真在振动结构疲劳分析中的应用

为了对某机载产品进行结构疲劳分析,采用有限元分析软件ANSYS对产品结构进行了模态分析和随机振动分析,结合模态试验修正了有限元模型。由随机振动分析得到应力响应功率谱,最后利用频域方法计算结构的疲劳损伤。仿真结果基本吻合强化试验结果,并给出了产品结构设计改进方案。     

近海环境高架段组合道床系统隔振性能跟踪分析

目的 针对北部沿海地区高架段组合道床隔振系统进行跟踪测试研究,研究分析组合道床系统在近海环境下历经4a前后的轨道动态变形和隔振性能分析。方法 采用试验法对普通道床和组合道床的钢轨、道床进行动态变形和振动分析,分别计算出动态变形量及隔振量。结果 相对于普通道床,组合道床钢轨相对于基础的垂向平均变形为3.63～3.72 mm,符合相关技术规范的4 mm安全要求。高架线组合道床在运营4 a后,隔振量变化率为1.88%,表明组合道床在近海环境下具有稳定的隔振性能。结论 组合道床系统仍具有较好的且相对一致的安全性和隔振效果。     

大尺寸液体火箭发动机机架振动试验加载装置设计

目的设计大尺寸液体火箭发动机机架振动试验加载装置,使该型号发动机机架可顺利完成振动试验考核。方法在满足连接强度基础上,合理设计加载装置的加强筋等结构的布局,并通过有限元计算方法对加载装置进行优化设计,进一步提高加载装置一阶固有频率。结果设计完成了振动试验加载装置,并在该型号机架振动试验中得到了工程应用。结论加载装置一阶固有频率较高,完全满足振动试验加载要求。