結構減振的案例
用戶論文分享 | 空間桁架結構減振設計與試驗驗證
空間桁架結構減振設計與試驗驗證
駱海濤1，富佳1，王鵬2，王巍2，陳寧2
摘要：
空間桁架結構由于管壁剛度大、末端載荷懸臂安裝，傳統直接敷加約束阻尼層的方法，減振效果并不明顯。通過減振優化技術，設計出空間桁架和航天載荷的最優結構。
這是一種打斷長管結構，在打斷后短管上敷加自由阻尼層，通過膠黏劑來進行連接。這種結構與直接在長管上敷加約束阻尼層的結構相比，減振效果更好，質量也更輕。采用B&K測試系統，對原始模型和打斷長管新模型進行了振動試驗過程中的數據采集，得到了空間桁架結構在X、Y、Z 3個方向上載荷測點的加速度響應情況。
試驗結果表明，打斷長管方案結合敷加黏彈性約束阻尼層的方法結構簡單、易于實現，能有效降低桁架末端航天載荷的振動水平，對其他空間結構的減振設計具有重要的借鑒意義。
關鍵詞：振動與波；空間桁架結構；黏彈性約束阻尼層；振動特性；加速度響應；
中圖分類號：TB535+.1；V216.2
文獻標志碼：A
DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-1355.2019.01.001
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展開 Abaqus頻響分析完美解析
基于Abaqus軟件，做了一個較復雜結構的頻響分析，把完整步驟進行了敘述，供大家參考！
Abaqus頻響分析完整過程.part1.rar
Abaqus頻響分析完整過程.part2.rar
另外，關于頻響分析，有人總結了一下就是：結構在某頻率的載荷的往復作用下結構的振動情況，主要是在頻域下進行考察的，這樣可以看出結構對不同頻率的敏感程度和不同頻率段下結構的薄弱部位，用來指導結構減振設計等。具體內容較多，找了個較好的講解文件，見附錄，大家參考。
頻率響應分析法.rar
聲學仿真專題2 | 矩形水箱液面晃蕩模態分析
南京安世亞太公司
在結構減振措施中，有一種裝置叫做TLD。該裝置利用容器內液體晃蕩頻率和結構固有頻率調諧，通過優化質量比和安裝位置，來獲得有效的減振效果，工程實踐中已有大量的使用案例。本文使用聲學模塊求解水箱內液面的晃蕩頻率。
1 建模
水箱內有水，模型如下圖所示：
2
材料參數
水的密度和聲速如下圖所示：
3 網格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設置
液面晃蕩頻率分析的設置如下：
5 分析結果
液面延著長邊晃蕩頻率結果如下：
6 對比理論解
根據前人的研究，液面晃蕩頻率計算公式如下：
根據水箱的幾何特征，公式計算結果如下：
驗證了仿真結果的正確：
展開 CAE仿真技術在壓縮機產品設計中的應用
4、 壓縮機的振動、噪聲問題
l 研究壓縮機配管、支架、儲液器、消聲器的振動，優化結構減振
l 結構模態、諧響應等動力學分析
l 壓縮機轉子動平衡分析
l 阻尼隔振技術分析
l 聲學-結構耦合場分析
壓縮機噪音主要來源于電磁噪音、流體噪音和機械噪音。借助ANSYS軟件動力學分析功能，通過合理地優化壓縮機各部件，可以降低壓縮機機體的振動，減少機械噪聲的產生。
5、其他（流場問題）
l 壓縮機管路流暢性分析、葉輪內部氣流流場分析
l 壓縮機電磁離合器電磁場分析
l 螺桿壓縮機內置油分離器制冷劑速度分析
壓縮機中有很多進排氣通道、管路、閥門等，運用ANSYS流體動力學分析軟件對這些部位流體的流動效果進行分析，可以優化流道、減少流動損失、提高流動效率。
6、相關CAE軟件模塊
幾何建模： Ansys DesignModeler、Ansys SCDM
結構仿真分析： Ansys Mechanical
多體動力學分析： Ansys Rigid Dynamics、Recurdyn
疲勞壽命分析： Ansys nCode Designlife、Fe-safe、Ansys Fatigue
流體仿真分析： Ansys CFX、Fluent、ICEM CFD
多物理場耦合分析：Ansys Multiphysics
設計優化分析： Ansys DesignXplorer
展開 
基于ABAQUS的結構振動功率流可視化二次開發
概述
早期的結構設計中，工程師們主要研究結構的強度、剛度等內容，客戶也更多的關注結構的安全性及穩定性。隨著技術的發展及競爭，在安全可靠的前提下，客戶越來越看重產品的舒適性，因此有必要進行結構振動與噪聲控制優化設計工作。
合理的開展結構減振降噪優化工作的前提是：正確識別噪聲源，分析其振動能量的分布和主要傳播途徑。而結構振動強度的功率流分析方法可使結構的能量傳遞路徑和振源可視化。
本期小編將給大家介紹基于ABAQUS的結構振動功率流可視化方法。
2.
結構振動分析
開展結構振動功率流可視化工作的第一步對結構開展模態分析及振動分析。小編使用ABAQUS軟件對平板進行了模態分析及簡諧振動分析。平板結構形式、某階模態及簡諧激勵作用下的響應如下圖。
3. 功率流可視化腳本
小編按照以下步驟開展結構振動功率流可視化工作：
1. 從ODB文件中讀取節點位移和節點力。
2. 按照下列公式計算平板的在x方向及y方向的結構聲強（公式的具體來源及推導見參考文獻）。
3. 將計算得到的結果寫入ODB文件。
本模型的python開發無法參考abaqus生成的rpy文件，具有一定難度，建議大家詳細閱讀abaqus用戶手冊中python二次開發相關內容。
小編為大家提供了部分代碼如下，如需完整代碼或者python開發教學可聯系小編（qq1871858827）。
展開 云課堂丨管道振動現場測試與治理
4?
講師介紹
???
附件一：項目案例
圖一管道系統振動分析與優化
圖二結構減振設計與優化
圖三設備振動控制
圖四環境噪聲控制
???
附件二：會議組織方
法國VibraTec集團，成立于1986年，作為世界領先的振動與噪聲領域咨詢公司，在能源行業具備37年工程經驗，擁有全球化的布局，業務遍及100多個國家，為AREVA、EDF、Total、BP、Shell、ExxonMobil、PETRONAS、Technip、SBM、NOV、Samsung、Subsea7、Keppel、DSME、GE、SULZER等企業解決了大量工程問題。
懿朵科技，總部位于上海，作為法國VibraTec集團亞太區技術支持中心，是以振動與噪聲控制為核心的高新科技企業。懿朵科技以相關算法與工具為核心，為用戶提供智能研發、智能運維服務。
展開 汽車的半主動懸架你知道嗎？
由于磁流變液具有無接觸、性能調節范圍大、響應快、能耗 低、機械系統與電子控制系統接口簡單等特點，磁流變減振器能為結構減振提供優異的解決途徑。1994年，Carlson等發明了磁流變減振器，并將其應用于汽車座椅的隔振。
除了智能材料減振器之外，目前市面上閥控減振器也占很大比重。閥控減振器與普通被動減振器主體部分相似，但其多一個電控閥液壓閥控減振器的核心元件為比例溢流閥或先導溢流閥。下圖圖為兩款SACHS CDC減振器：
(a)為集成式液壓閥，其控制閥集成在活塞內
(b)為旁通式的先導溢流閥，
與傳統雙筒減振器相比增加中間缸實現油液的單向流動[]。該類減振器能實現很大的阻尼力調節范圍，響應迅速，控制頻率為1000 Hz；同時ZF公司還開發了匹配的自適應天棚控制策略，在整車上實現了良好的垂向、俯仰和側傾控制效果。
Tenneco公司旗下的智能懸架品牌Monroe推出了三款輕量化的阻尼可調減振器，如下圖：CVSA2，CVSA2/ KINETIC及ACOCAR，其減振器缸體采用高強度的鋁合金，控制頻率為100 Hz；CVSA2采用與SACHS CDC減振器類似的旁通閥結構，但采用兩個液壓閥分別對拉伸和壓縮行程的阻尼力進行調節；CVSA2/KINETIC在CVSA2的基礎上集成了交聯的油路，用來控制車身姿態的變化；ACOCAR進一步增加了外部液壓套件，實現了全主動的懸架控制。
在開關型控制的減振器中，如下圖分別是在奔馳上安裝的兩種開關型閥控減振器。這類減振器的響應時間更快，同時是針對天棚控制算法設計的“天棚”減振器。
展開 看工程師如何測量飛機外表面噪聲！
對于軍用飛機，飛行包線更大，特別是在高速飛行時，產生巨大的氣動噪聲，長時間運行會導致機體結構聲疲勞，破壞飛機結構。對于商用飛機，聲疲勞可能并不是一個突出的問題，研究重點在于通過測量飛機外表面噪聲，為艙內噪聲評估模型提供數據和輸入，為結構減振降噪設計提供依據，提高旅客乘坐的舒適性。
如何測量外表面噪聲呢？
為了測量機體外表面真實工況下的噪聲數據，工程師們需要定制一款具有如下特性的噪聲傳感器。
首先，傳聲器體積要足夠小，厚度要盡可能薄，盡量減小因傳聲器對原機體表面氣流分布的影響，進而測得真實工況下機體表面的脈動聲壓。
其次，傳聲器需要有良好的頻響特性和足夠大的動態范圍。隨著商用飛機的巡航速度不斷增大，脈動聲壓隨速度迅速增大，脈動聲壓既包含了機體振動低頻信號，也包含了氣動壓力的高頻脈動壓力噪聲，因此傳感器要有足夠寬的頻響范圍。
最后，傳感器能夠適應各種極端氣象條件。飛行過程中可能會遇到雨水或者結冰氣象，高空和地面溫度相差較大，要保證在這些條件下傳感器能夠穩定正常工作。
如何在外表面安裝噪聲傳感器？
外表面噪聲傳感器的安裝方式要滿足兩個要求：
第一，是安裝方式不會對飛機氣動特性造成影響，確保噪聲數據的有效性。
第二，是傳感器在飛行過程中不會脫落，這里要特別注意對于尾吊式發動機的飛機，傳感器脫落后吸入發動機的風險較大，因此對安裝方式可靠性提出更高要求。
展開 基于某款發動機減振皮帶輪對NVH性能的影響分析
圖1 整車NVH 測試結果
對所搭載的減振皮帶輪（TVD）進行模態測試，實測彎曲頻率為465Hz，與實測曲軸系統的彎曲頻率相差比較大。根據動力消振器的工作原理可知，對發動機工作過程中產生的振動吸收效果較差，導致敲擊噪聲比較明顯。如圖2 所示。
圖2 整改前TVD 模態測試結果
3 整改措施
對減振皮帶輪結構進行整改優化，采用雙模結構，增加彎曲方向橡膠，增加慣性環慣量，優化彎曲頻率至280Hz 左右。如圖3 所示。
圖3 雙模TVD 結構
4 試驗驗證
對按照整改方案制作的減振皮帶輪樣件進行模態測試，實測彎曲頻率為285 Hz，如圖4 所示。
圖4 整改后雙模TVD 模態測試結果
對按照整改方案制作的減振皮帶輪樣件搭載于整車進行NVH 測試，噪聲幅值下降了2～4dB（A），如圖5 所示。
圖5 整改后雙模TVD 整車NVH 測試結果
5 結論
不同結構的減振皮帶輪，各個方向的固有頻率特性不同，不同的頻率特性對發動機NVH 性能產生一定的影響。在汽車產品開發過程中，為滿足日益嚴格的NVH 性能要求，前期進行系統布置時，要從多方面考慮零件結構對NVH 性能的影響，提取主要的影響特性參數作為結構設計的參考目標，實現正向設計，以減少汽車產品開發過程中的問題反復，縮短汽車產品開發上市周期。
展開 淺談建筑結構振動控制技術 附工程結構減震控制周福霖下載
因此，提高建筑結構隔震與消能減振的能力就成了勢在必行的設計標準。
01
隔震原理
在整個建筑中，隔震層將建筑分為三部分結構，即上部、隔震層和下部。
這是保證地震產生的能量能夠經過下部結構——隔震層——上部結構的層層消除之后，將能量降低到最小的有效措施。因為地震能量由下部結構傳播到隔震層的過程中會消耗一部分的能量，而隔震層主要的功能就是為了消耗地震能量，這一結構能夠將大部分的地震能量消除，再由隔震層將地震能量傳播到上部結構時，僅會剩余小部分能量。隔震層的設計，使上部結構的周期發生了改變，有效的控制了地震能量給上部結構帶來的影響，大大增加了上部結構應對地震能量的彈性，甚至對于隔震層強度較大的建筑，地震能量只會對建筑產生很小的影響，使建筑仍舊維持在自然彈塑性變形的初期狀態。
02
消能減振原理
所謂的消能減振，是指在建筑結構中放置能夠有效消耗地震能量的元件，并通過這些元件的設置來降低地震能量。這種消能減振的原理能夠通過產生彈塑性來對建筑變形進行控制，將地震帶來的能量降到最低，對建筑結構進行保護，保證建筑結構的安全性和穩定性。這種建筑結構的消能減振原理是一種比較“柔性”的設計方式，但是能夠對地震產生的強大能量進行消減，是一種“以柔克剛”的建筑結構設計方式。
展開 【JY】結構概念之(消能減震黏滯阻尼器)
但是當消能阻尼器測試安裝時，主體結構一般都是基本完工，
因此結構工程師需要留有一定的安全度來消除消能阻尼器的實際性能指標與設計差異造成的減振效果的誤差。
如：消能阻尼器與主體結構和支撐之間的連接總是存在一定的間隙，這會削弱結構的減振效果；消能阻尼器支撐不可能做到完全剛性，總是存在一定的變形，這也將會一定程度上削弱結構的減振效果。
六、黏滯阻尼器的檢測要求
(1) 外觀檢測
黏滯流體消能阻尼器產品外觀應表面平整，無機械損傷、無銹蝕、無滲漏。而且產品的長度和設計長度通常允許偏差在3mm之內，截面有效尺寸差別不超過2mm。
（《JGJ297-2013_建筑消能減震技術規程》規定偏差在±2%以內）
(2) 材料要求
黏滯流體消能阻尼器的黏滯阻尼材料要求黏溫關系穩定，不易燃燒，不易揮發，無毒，抗老化性能強。（如上文所提到的二甲基硅油）
用于制作黏滯消能阻尼器的鋼材應根據設計需要進行選擇，缸體和活塞桿一般宜采用優質碳素結構鋼、合金結構鋼或不銹鋼。優質碳素結構鋼應符合GB/T699的規定；合金結構鋼應符合GB/T3077的規定；結構用無縫鋼管應符合GB/T8162的規定；不銹鋼棒應符合GB/T1220的規定，不銹鋼管應符合GB/T14796的規定。
考慮到黏滯流體消能阻尼器的耗能機理就是將結構的動能轉化為熱能消耗掉，因此消能阻尼器表面不宜采用防銹漆，而應采用鍍鉻來處理。
黏滯消能阻尼器密封材料應選擇高強度、耐磨、耐老化的密封材料。
優選金屬或尼龍等材料作為密封圈材料。
展開 
基于Simpack轉K3型轉向架斜楔減振的建模方法
貨車轉向架要求在空重車工況下，整車都具有良好的減振性能，需要在不同的載重下具有不同的減振阻力，斜楔式摩擦減振器能實現該功能。在轉K3型轉向架中，斜楔放置在軸箱與構架之間，屬于一系懸掛。在軸箱的另一側，導框座內裝一橡膠塊，成功地實現了輪對的縱向彈性定位，使得轉向架在保持較高的直線穩定性的前提下，仍然具有較好的曲線通過性能在曲線通過時，降低了輪軌間的橫向動作用力，減少了輪軌磨耗。
圖 轉K3型轉向架一系減振結構
以下是基于Simpack建的有關斜楔減振的動力學模型。
1. 斜楔的鉸接。
鉸接在軸箱上，使用25號鉸，只放開三個平動自由度，約束轉動自由度。
2. 斜楔的約束
(1)主摩擦面（斜楔與軸箱之間的接觸面）處的約束。由于在重力分量的作用下，斜楔與軸箱始終是接觸的，因此主摩擦面只限制x方向平動，其余放開（其實也只放開了y、z方向，在定義鉸接時，就沒考慮轉動自由度）。
(2)副摩擦面（斜楔與構架之間）處的約束。由于斜楔是安裝在構架中的導框里面，兩者只能沿著斜面相對運動，只有x方向的運動，其余兩個方向的平動被約束住了。特別需要注意的是：需要根據斜楔與構架導框接觸面的傾角來定局部坐標系，確定x、y、z軸的方向。下圖中的坐標系已經轉了一個角度（斜楔與構架導框接觸面的傾角）。
3. 斜楔摩擦力的設置
(1)主摩擦面處的摩擦力。由于斜楔與軸箱只限制住了x方向，兩者之間在y、z方向具有相對運動，所以使用
2D摩擦力
，只需要設定摩擦面的法向，即x軸。
正壓力是兩者之間的x方向約束力。
(2)副摩擦面處的摩擦力。由于斜楔與構架限制了y、z方向，兩者只在x方向具有相對運動，所以使用1D摩擦力，需要設定摩擦力的方向，即x軸。
展開 基于Simpack轉K3型轉向架斜楔減振的建模方法
貨車轉向架要求在空重車工況下，整車都具有良好的減振性能，需要在不同的載重下具有不同的減振阻力，斜楔式摩擦減振器能實現該功能。在轉K3型轉向架中，斜楔放置在軸箱與構架之間，屬于一系懸掛。在軸箱的另一側，導框座內裝一橡膠塊，成功地實現了輪對的縱向彈性定位，使得轉向架在保持較高的直線穩定性的前提下，仍然具有較好的曲線通過性能在曲線通過時，降低了輪軌間的橫向動作用力，減少了輪軌磨耗。
圖 轉K3型轉向架一系減振結構
以下是基于Simpack建的有關斜楔減振的動力學模型。
1. 斜楔的鉸接。
鉸接在軸箱上，使用25號鉸，只放開三個平動自由度，約束轉動自由度。
2. 斜楔的約束
(1)主摩擦面（斜楔與軸箱之間的接觸面）處的約束。由于在重力分量的作用下，斜楔與軸箱始終是接觸的，因此主摩擦面只限制x方向平動，其余放開（其實也只放開了y、z方向，在定義鉸接時，就沒考慮轉動自由度）。
(2)副摩擦面（斜楔與構架之間）處的約束。由于斜楔是安裝在構架中的導框里面，兩者只能沿著斜面相對運動，只有x方向的運動，其余兩個方向的平動被約束住了。特別需要注意的是：需要根據斜楔與構架導框接觸面的傾角來定局部坐標系，確定x、y、z軸的方向。下圖中的坐標系已經轉了一個角度（斜楔與構架導框接觸面的傾角）。
3. 斜楔摩擦力的設置
(1)主摩擦面處的摩擦力。由于斜楔與軸箱只限制住了x方向，兩者之間在y、z方向具有相對運動，所以使用
2D摩擦力
，只需要設定摩擦面的法向，即x軸。
正壓力是兩者之間的x方向約束力。
(2)副摩擦面處的摩擦力。由于斜楔與構架限制了y、z方向，兩者只在x方向具有相對運動，所以使用1D摩擦力，需要設定摩擦力的方向，即x軸。
展開 關于車輛NVH性能的CAE分析流程總結
車外噪聲的來源主要由兩部分組成，其一是各空氣聲源產生的噪聲傳播到響應點，其二是由振動源產生的振動傳播到車體結構導致車體壁板的振動向外輻射噪聲，因此要進行車外噪聲的CAE分析就要分別對這兩個部分進行分析。
1
結構模型建立
要進行車輛的NVH性能分析首先要建立車輛的基本結構模型，利用CAD的設計手段得到車輛的結構數據，主要為車體結構、動力總成模型、懸架系統模型、行駛系統模型等。與結構強度的CAE分析不同，進行NVH性能分析時，主要考慮對車輛的振動和噪聲情況相關的零部件及結構，對這些性能的影響較小的部件可以進行簡化處理。
在結構模型的建立中，對于車體結構模型應將板件、梁、加強筋、車門、玻璃、內飾結構進行保留，對于螺釘、掛鉤等緊固件和附加件可以進行簡化。對于動力總成模型、行駛系統模型等，保留其連接位置和外形結構，其內部結構可進行簡化，懸架系統對于車輛的振動情況有很大的影響，要保留其內部結構(彈簧、減振器等)以便進行分析。
2
結構有限元分析
在建立結構模型之后，為分析車輛的振動和噪聲特性，首先要對車輛進行結構有限元分析。
對車體結構模型劃分網格，利用面單元、梁單元等將車體結構劃分為適當大小的網格，網格大小保證在分析的最高頻率對應波長內有6個單元。計算車體結構的模態參數，在車體的懸置連接位置輸入激勵力，計算車體結構的響應情況。
對懸架系統和駕駛室懸置系統應利用多體動力學軟件進行分析，計算懸架系統的模態參數及受到地面激勵和動力系統激勵情況下的響應情況。
3
聲學特性分析
要計算車外響應點位置的噪聲情況，就要在車外建立響應場點，利用聲音的傳播理論計算噪聲源和振動源產生的聲音通過空氣的傳播在響應位置產生的聲音疊加的結果。
展開 設計仿真 | 本田汽車使用 MSC Apex 工作流程時間減少50%
圖：在MSC Apex中利用MSC Nastran的后處理工具對本田雅閣的結構分析仿真進行后處理。
經過初步評估后，MSC Apex有可能實現本田之前不可能完成的任務——將來自他們幾十年來信任的兩個求解器（Adams和MSC Nastran）進行的機構分析和結構分析相結合。由于MSC Apex能夠在同一工具中處理兩個仿真結果，因此可以通過使用相同的軟件語言來提高工程師的效率。
圖: 由于其越野能力，本田HRV經歷了許多多體動力學仿真。
結果
通過使用MSC Apex對現有模型（Adams和MSC Nastran）進行處理，并通過Python腳本實現自動化，模型創建、分析準備和后處理所需的時間縮短了50%
圖: 本田雅閣,經過結構分析和道路減振，以最大限度地提高駕駛員的舒適度。
除了節省時間之外，設計師、測試人員和分析人員都能夠在MSC Apex中使用共同的模型，從而全面了解汽車的結構和力學性能。
展開 