隔振性能
關注創建者：學時習 創建時間：2023-08-28
隔振性能的實例教程
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。
展開 對測試的數據進行了分析，結合產生的機理，本著“以較小的改動獲得較大的減振降噪效果”的原則對動力總成懸置進行了系統的建模、仿真分析和隔振性能的優化。最后對優化懸置之后的皮卡進行了測試。測試結果和原車相比，怠速時方向盤12點X方向振動降低43%在發動機2 000~3 000 r/min經濟轉速范圍,變速桿振動降低約50%,在4 000 r/min以后，振動下降更多；駕駛員導軌在2 500r/min轉速以后的振動有明顯改善，車內噪聲也明顯降低
某皮卡振動噪聲診斷分析與懸置系統隔振性能的優化.pdf
因此艦船設備通常需要進行隔振設計，既能增強艦船用設備的抗沖擊能力，又能減小振動機械噪聲從而增強聲隱身的效果。隔振器的動態性能的優劣，對艦船設備顯得尤為重要。本文對隔振器常見的動態性能測試方法進行研究，并通過電動振動臺組建了基礎激振法動態性能測試系統，通過疲勞試驗機組建了橢圓法動態性能測試系統，實現了隔振器動剛度的測試。同時，針對影響橢圓法動態性能測試結果的相關參數（激振頻率、激振位移幅值）進行了研究，結果表明，激振頻率、激振位移幅值的選值對測試結果有著較大的影響，這將為隔振器動態性能試驗的準確性評估提供參考依據。
作者：周煥陽，姚明格，張望，劉浩，孫航
單位：天津航天瑞萊科技有限公司
簡介：周煥陽，工程師，主要從事環境與可靠性試驗技術研究、結構強度試驗技術研究工作。
引言
艦船在服役期間可能遭受較為嚴酷的環境條件。一方面，艦艇在戰斗時可能會遇到魚雷等武器爆炸形成的沖擊力而導致的艦艇結構變形和振動破壞，嚴重時造成人員傷亡和船體破壞。另一方面，艦船內部安裝的主、輔機等裝備運轉時也會產生振動，不僅對艦船上電子設備造成一定的損害，也會向外輻射出機械噪聲而降低艦船的聲隱身效果。因此必須對艦船進行隔振設計，在艦船設備與其安裝基座之間安裝隔振器，既能增強艦船用設備的抗沖擊能力，又能減小振動降低艦船向外輻射的機械噪聲，從而增強聲隱身的效果。隔振器的動態性能的優劣，對艦船設備顯得尤為重要，因此更需要對其進行實驗研究以便更好地掌握其隔振性能。
展開 為保證振動環境下的裝備性能，利用隔振器將裝備與動態激勵隔離是振動環境適應性設計最簡單、有效的方法之一。本文將介紹一類高性能新型隔振器——準零剛度隔振器的發展現狀和設計方案。
線性隔振理論表明，只有當激勵頻率大于√2倍固有頻率時，系統才有隔振效果。隔振系統中隔振器的壓縮量（平衡位置靜位移）受到安裝空間的約束和側向穩定性需求的限制，因此若要提高承載能力需要隔振器具有較高剛度，然而高剛度又勢必導致較高的固有頻率。高承載能力和低固有頻率之間的矛盾成為被動隔振技術發展的瓶頸，而低頻隔振尤其是重型設備的低頻隔振也一直是被動隔振的難點問題。
具有高靜低動剛度特性的隔振器具有隨壓縮量變化的剛度，在零負載時，隔振器具有大靜剛度（承載剛度）以確保高承載能力和小靜位移，當負載壓縮隔振器至靜平衡位置時，隔振器動剛度大幅降低，因此該類隔振器兼顧高承載能力和低固有頻率，有效解決了被動隔振的瓶頸問題。準零剛度隔振器即為一類非常有代表性的具有高靜低動剛度特性的隔振器。顧名思義，準零剛度隔振器即為動剛度接近于零的隔振器，目前常見如下三種設計形式：
一是將負剛度機構并聯到正剛度系統中實現準零剛度；
二是利用特定形狀的結構力-形變之間的非線性關系實現準零剛度；
三是采用全新的隔振機理。
展開 測點包括動力總成本體振動，懸置系統隔振，以及副車架，防火墻，踏板支架和踏板本體振動。測試工況為 2檔，3 檔全加速。
2.2 測試結果分析
1）發動機本體振動
圖 2 為發動機本體振動測試結果，研發車型與競品車型發動機本體振動水平基本一致，全階與 2 階振動幅值與目標車型相當，發動機主要激勵研發車型不高于競品車，說明盡管研發車型存在踏板抖動問題，但不是因發動機激勵源過大造成的。
圖 2 發動機本體振動
2）懸置系統隔振性能
圖 3 懸置系統隔振結果
圖 3 為懸置系統隔振測試結果，對比該研發車型與競品車型懸置系統 2 階隔振性能，盡管懸前懸后振動幅值存在一定差異，但主要激勵方向發動機 X 向和 Z 向隔振量均達到20dB，而且在引起踏板抖動的轉速范圍內車身側振動沒有出現明顯峰值，由此可以確定踏板抖動問題并不是由懸置隔振性能差導致的。
3）主要結構件動態特性
對車內響應點踏板振動數據進行時頻分析，在踏板抖動問題出現轉速區域與加速踏板 X 向振動相關（Y 向、Z 向并無明顯振動峰值，如圖 4 所示），發動機 2 階振動與 83Hz 共振帶的疊加導致在 2500rpm 左右的振動峰值。由于發動機 2 階激勵和懸置系統的 2 階隔振均達到同級別車型的性能目標要求，因此確定 83Hz 共振帶的來源成為解決這一問題的關鍵。
圖 4 踏板振動時頻譜圖
對比各結構件振動測試數據，83Hz 共振帶在防火墻 X向、踏板支架 X 向和加速踏板 X 向均存這一特征（如圖 5 所示），而且這些部件彼此相連，同時振幅基本一致，說明這些部件在這一頻率下有相同的工作模態。
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六自由度振動臺：模擬整車路譜振動，測試座椅隔振性能與動態疲勞強度。
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H點人體模型/假人加載系統：按人體工程學施加載荷，確保測試貼合實際，符合法規要求。
（五）數據采集與控制系統：測試過程的精準監控與分析設備
負責數據采集、自動化控制與分析，保障測試數據精準可追溯，支撐品質優化。
前言
在機械系統與振動控制領域，隔振腳墊的性能直接決定了設備運行的穩定性與壽命。其中，動剛度與阻尼參數是核心評價指標，它們如同隔振系統的“脈搏”與“剎車”，共同守護著設備的高效運轉。
動剛度不同于靜態剛度，它表征材料在動態載荷下抵抗變形的能力，是頻率的函數。
2.2 側向剛度與力傳遞率測試
側向剛度作為輪轂的重要指標之一，其大小能有效決定輪胎的隔振性能，同時影響結構噪聲的傳遞路徑，進而影響到整車的振動噪音。因此，對這一參數有特定的設計要求，并且很多主機廠都要求供應商提供這一參數的頻響分析和試驗報告。
懸置系統隔振性能的核心就是解決剛體模態的頻率分配和振動耦合問題，簡言之就是關注動力總成的剛體模態和解耦率。
03
作為動力吸振器，吸收來自路面的振動激勵。
在車輛研發過程初期，傳統方法將車身或底盤系統（商用車車架）看作是質量和剛度無限大，從而將整車動力系統總成解耦簡化為六個自由度振動剛體和由三個或四個彈性彈簧（BUSH）單元支撐組成的六自由度懸置系統的解耦問題。
懸置系統隔振性能的核心就是解決剛體模態的頻率分配和振動耦合問題，簡言之就是關注動力總成的剛體模態和解耦率。
03
作為動力吸振器，吸收來自路面的振動激勵。
在車輛研發過程初期，傳統方法將車身或底盤系統（商用車車架）看作是質量和剛度無限大，從而將整車動力系統總成解耦簡化為六個自由度振動剛體和由三個或四個彈性彈簧（BUSH）單元支撐組成的六自由度懸置系統的解耦問題。
懸置系統隔振性能的核心就是解決剛體模態的頻率分配和振動耦合問題，簡言之就是關注動力總成的剛體模態和解耦率；
? 三是作為動力吸振器，吸收來自路面的振動激勵。
MSC Nastran是汽車行業有限元分析的標準工具。
3)低頻噪聲問題需著重關注橡膠件的隔振性能及大面積鈑金件的剛度。
作者：劉偉 韓騰飛 楊少鵬 詹定海 耿鵬飛
作者單位：長城汽車股份有限公司
來源：汽車工程師
文章來源：汽車nvh云講堂
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。
④聲學包，聲學包技術也是基于局部噪聲源頭在傳播路徑上進行優化的一種降噪措施，主要適用于高頻 （＞500Hz）噪聲的優化控制，驅動電機本身是一個發熱體，選用的聲學包裹材料應綜合吸聲、隔振及散熱性能。
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。使用3D-RFPS 支座的三維隔震（振）結構，在三向罕遇地震作用下，上部水平向峰值加速度減小約70%。水平隔震性能良好。三維隔震（振）結構的豎向地震響應被放大約15%。
