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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

基于有限元分析的橡胶减振器优化设计

目的加快橡胶减振器的设计过程。方法分析橡胶材料及Mooney-Rivllin橡胶本构模型特点,介绍橡胶减振器应用特点及隔振设计的相关理论,采用Mooney-Rivllin模型模拟橡胶材料的力学特性,通过引进有限元优化技术,在设计初期保证减振器的刚度特性。结果在某设备减振设计中,采用单轴拉压曲线获取了橡胶材料的Mooney-Rivllin模型参数,以减振器的部分结构尺寸为设计参数,减振器的三向刚度为设计目标,获取了三轴向频率近似相等的隔振系统(轴向频率40 Hz、径向频率40.9 Hz)。通过试验测试,减振系统频率与试验值差别较小,其中轴向差别为2%,径向差别为1%。结论通过引进有限元优化技术,采用合理的橡胶本构模型,可以满足工程精度要求,加速了橡胶减振器的设计过程。     

基于六自由度道路模拟技术的座椅加速试验方法

目的 通过六自由度振动试验台对座椅进行道路模拟加速试验。方法 在整车试验场采集座椅与地板安装位置处六个方向的加速度谱,进行去毛刺、漂移等初步处理后,将加速度谱的幅值放大,得到真实损伤放大后的加速度谱。在六自由度振动试验台上分别采集原始和放大后的加速度谱下相同点位的应变谱,通过危险截面法分别计算出原始和放大后加速度谱下各点的真实损伤。以各点的原始路谱真实损伤值作为横坐标,放大幅值后路谱的真实损伤作为纵坐标,通过曲线拟合将各点拟合出一条直线,直线的斜率即为放大后加速度谱损伤实际放大的倍数,总循环次数得到相应倍数的缩减。结果 通过验证,将路谱幅值放大1~1.2倍左右,总损伤放大1.5~2倍左右,试验时间缩短为原来的1/2~2/3左右。结论 通过该方法在原有的座椅六自由度道路模拟试验的基础上,进一步缩短了试验时间,减少了试验费用。     

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。     

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。     

橡胶隔振器寿命预测及加速试验研究进展

介绍了橡胶材料的疲劳失效形式及影响橡胶材料抗疲劳性能的因素,总结了基于撕裂能和基于S-N曲线的橡胶材料疲劳寿命预测方法,阐明了橡胶隔振器加速试验研究的现状,展望了未来值得研究的方向。     

某型橡胶减振器的加速老化寿命试验研究

目的对某型橡胶减振器进行加速老化试验研究,利用试验数据评估得到产品的贮存寿命。方法采用恒定应力加速试验方法,分四个温度应力量级,对橡胶减振器的压缩永久变形试样开展加速老化试验,获得试样的退化数据。对试验数据进行分析计算,评估得到橡胶减振器材料的贮存寿命。结果通过评估,得到该型减振器材料的贮存寿命能够达到12.36年,置信度大于0.99。同时利用减振器真实产品的老化试验验证了寿命评估结果。结论以温度为敏感应力,采用恒定应力加速贮存试验方法,可以在短时间内快速获得置信度较高的材料常温贮存寿命,结合真实产品验证评估结果,为类似产品的寿命预测提供支撑。     

考虑机翼柔性影响的发动机安装系统隔振设计研究

目的研究综合考虑安装系统的隔振效率、振型解耦、机翼柔性等因素影响的涡桨发动机安装系统隔振设计方法。方法首先对二自由度系统的动力学特性进行理论推导,得出机翼柔性在安装系统隔振分析中的重要性。进一步将弹性中心理论应用于发动机安装系统设计中,获得双平面五点式安装系统主要设计变量的优选参数。为分析柔性机翼对该设计过程的影响,利用有限元和多体动力学方法建立安装系统的刚柔混合计算模型,并进行分析。结果机翼阻尼对高频共振响应影响较大,垂向刚度比大于2时,安装系统取得较好的减振效果。结论综合考虑机翼柔性及振动解耦等因素的发动机安装系统隔振设计方法可以为航空发动机安装系统的工程设计提供参考。