多维多自由度动力减振技术研究

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振动是日常生活和工程实际中普遍存在的一种现象。振动不仅影响设备的寿命,还会影响精密仪器的功能,同时机械振动还要消耗能量,降低机器的效率,而且振动还不可避免地产生噪声,影响操作人员的正常工作甚至危害健康。为抑制有害振动,长期以来人们开展了大量的研究,提出了缓冲隔振、阻尼减振、动力减振等多种振动控制技术。本文提出了三种动力减振器模型,并分别进行讨论。本文依据振动理论和分析方法,应用符号运算工具MAPLE12.0,分别对并联式多自由度动力减振器、二维多自由度动力减振器、串联式二维多自由度动力减振器三种模型进行动力学分析,得到了影响系统振动状态的参数。在得到减振体动力放大因子及各参数的基础上,针对不同的载荷形式,简述了动力减振器的选用。对于无阻尼动力减振器,分析了系统两维振动联合反共振的实现;对于有阻尼动力减振器,应用最优化理论和Sheffield大学的MATLAB遗传算法工具箱,以减振体两维动力放大因子频率曲线各峰值和的最小化为优化目标,设计非线性多目标遗传算法优化程序进行初步优化,得到减振器子系统的最佳参数。再以动力放大因子频率曲线下的面积最小化为优化目标,对减振器的阻尼进行修正优化,以实现输入减振体的净功率最小。以优化结果作为算例,建立系统的状态方程,利用Simulink优化工具,应用S-函数模块进行建模,分别对三种减振器模型进行数值仿真实验。最后,对三种减振模型进行讨论分析,结果表明三种无阻尼动力减振器均可实现减振体两维振动的联合反共振,三种有阻尼动力减振器均可对随机激励具有良好的减振效果,而且经过对比可知,二维多自由度动力减振器要比并联式多自由度动力减振器的减振效果好一些,而且串联式二维多自由度动力减振器的减振效果比二维多自由度动力减振器要好。
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