三維隔振
關注創建者：仿真客 創建時間：2023-07-19
三維隔振的實例教程
清華大學教授潘鵬在“第四屆工程結構減隔震與高效抗震技術交流會”上做了題為《地鐵周邊建筑三維隔振技術研究》的精彩報告！
報告主要分為五個部分：技術背景；三維隔震（振）裝置開發；三維隔震（振）結構振動臺試驗；建筑三維隔震（振）技術的工程應用；總結。
開篇介紹了研究背景和意義。中國地鐵全面建設，40多個城市開始修建地鐵， 未來十年中國軌道交通市場將建7395公里地鐵線，總價值達3萬8千億。地鐵運行引起的環境振動已成為城市重要的環境污染源。
地鐵運行激勵所導致的周邊結構振動，特別是豎向振動不容忽視。建筑應對地鐵環境振動的綜合解決方案主要有三種：軌道隔振、傳播途徑隔振、建筑物隔振。
一、技術背景
該部分主要介紹了建筑三維隔震（振）技術的定義。
二、三維隔震（振）裝置開發
本節介紹了橡膠-雙摩擦擺三維隔震（振）支座的定義、支座性能試驗、支座試件豎向剛度、支座試件極限承載力、支座水平性能、支座性能試驗的結果。
通過支座性能試驗主要結論如下：1）豎向壓力變化的幅值增大時，表現出的等效豎向剛度減小，因此區分豎向單調剛度（大幅值）和豎向循環剛度（小幅值），分別為296kN/mm和458kN/mm。預計在軌道交通振動隔振中支座表現的自振頻率為8.8Hz。
展開 原文摘要：
本文研究了一種新型三維（三維）晶格超材料的隔振性能和耐撞性，該材料的單元由一個空心菱形十二面體和六個圓柱管組成。由于超材料中存在帶隙，可以抑制三維超材料中彈性波的傳輸。同時，當發生碰撞時，三維超材料可以通過塑性變形來吸收破碎能量。研究了結構參數對新型三維超材料的帶隙特征和碰撞行為的影響。結果表明，結構參數在確定帶隙特征和碰撞行為方面起著至關重要的作用。因此，通過合理地調整結構參數，可以獲得所需的隔振性能和耐撞性。最后，從隔振性能和耐撞性等綜合方面進行了多目標優化，得到了新型三維超材料的優化設計。本工作為開發具有隔振性能和耐撞性的多功能超材料提供了新的可能性。
原文總結：
該研究提出了一種新型的三維變形材料的設計，并對其振動隔離能力和耐撞性進行了全面的研究。通過多目標優化來優化變形材料，同時考慮了振動隔離和耐撞性。主要結論如下：
(1) 通過調整所提出的三維變形材料的結構參數，可以控制帶隙和破壞響應，從而控制振動隔離特性和能量吸收性能。
(2) 第6和第7頻帶之間的帶隙隨著b的增加而先打開后關閉。帶隙的群速度范圍隨著b的增加而呈現先增加后減小的趨勢。頻帶的能量傳遞效率(PCF)和聲能吸收效率(SEA)隨著b的增加而增加。
(3) 第6和第7頻帶之間的帶隙隨著d的增加而逐漸減小。帶隙的群速度范圍隨著d的增加而呈下降趨勢。頻帶的能量傳遞效率(PCF)在d增加時先減小后增加。總體上講，隨著d的增加，聲能吸收效率(SEA)的差異并不顯著。
(4) 隨著t的變化，群速度范圍的變化相對較小。頻帶的能量傳遞效率(PCF)和聲能吸收效率(SEA)隨著t的增加而增加。
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鑄鐵試驗臺底座： 它的任務是作為設備性能測試的“基石”和“基準”。其設計理念是“剛性、穩定與隔振”。
問題描述
汽車的前副車架是連接車身和車輪的中間裝置，起支撐、隔振以及提高懸架剛度的作用。汽車前副車架是汽車各大總成的載體，是重要的受力部件。
光學 3D 表面輪廓儀采用先進的光學原理和精密的測量技術，能夠對物體表面進行非接觸式的三維測量。與傳統的測量方法相比，它具有諸多優勢。首先，非接觸式測量避免了對被測物體的損傷，尤其對于一些精密的、易損的材料和工件，能夠在不影響其性能的前提下進行準確測量。其次，高分辨率的測量能力可以捕捉到物體表面微小的細節，無論是納米級的微觀結構還是宏觀物體的復雜形貌，都能清晰呈現。
W1-pro 光學3D表面輪廓儀X/Y方向標準行程為200*200mm，可完全覆蓋8英寸及以下晶圓，定制版真空吸附盤，穩定固定Wafer；氣浮隔振+殼體分離式設計，隔離地面震動與噪聲干擾。
因此，通過合理地調整結構參數，可以獲得所需的隔振性能和耐撞性。最后，從隔振性能和耐撞性等綜合方面進行了多目標優化，得到了新型三維超材料的優化設計。本工作為開發具有隔振性能和耐撞性的多功能超材料提供了新的可能性。
原文總結：
該研究提出了一種新型的三維變形材料的設計，并對其振動隔離能力和耐撞性進行了全面的研究。
增材制造技術主要是針對于以材料變形和去除為主的傳統制造技術而命名的；相較于傳統制造技術，增材制造技術采用粉末、線材、板材等為原材料，根據三維CAD模型數據，在計算機的控制下以逐點逐層的方式堆積材料，即可得到所設計的產品，不再需要特定性能和形狀的模具或工具，具有優勢如下：
(1).材料浪費少，大多數廢料可以不經任何處理直接循環使用；
(2).
開發了橡膠-雙摩擦擺三維隔震（振）支座（ 3D-RFPS ），以厚疊層橡膠單元進行豎向隔振，雙曲面摩擦擺單元進行水平隔震。具有承載力大，變形能力強和豎向與水平解耦的特點。
2、 豎向隔振性能。使用3D-RFPS 支座的三維隔震（振）結構，在軌道交通豎向振動作用下，上部結構的豎向振動加速度Z振級減小5.2~16.7dB。豎向隔振性能良好。
3、 水平隔震性能。
整個機器由大約55 萬個三維實體單元組成的有限元模型以及大約100 萬個節點。由110 萬個實體單元和200 多萬個節點組成的曲軸系統，如圖2 所示。所用的車身安裝連接件也表現出較強的非線性，也可視為非線性阻尼/彈簧，圖3 顯示了一個支撐點的安裝方式，每個安裝點在三個方向上定義了一個連接器。每個方向的剛度和阻尼特性應通過實驗確定。
圖16 法國OldB公司潛艇近場聲全息測試系統
水下聲強技術與NAH技術起始時間接近，但一直未見成功應用案例，直至今年來日本在水面艦船水下聲輻射試驗中建立了三維聲強陣進行近場輻射特性試驗[13]。
圖10 電機安裝狀態的三維模型
已知永磁有刷直流電機橡膠隔振墊的原始彈性模量E=7.8×106 Pa，彈性模量范圍以內為0.2 E～2.0 E，通過仿真計算出橡膠隔振墊彈性模量與法蘭盤振動速度關系如圖11所示，從圖中可以看出，法蘭盤振動速度隨橡膠隔振墊的彈性模量增大而增大，當彈性模量為0.2 E～0.6 E時法蘭盤最大振動速度較小，且增量較小，而在0.6 E～0.8 E 時最大振動速度出現劇增現象
