減振設計的案例
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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設計仿真 | Adams中的減振器模型
減振器作為車輛中重要的元件，對瞬態操縱性、平順性、載荷等都有顯著的影響，再疊加國內對連續控制減振器（CDC）落地的火熱研究，使得做車輛動力學的工程師也必須重視對減振器的研究。
回顧動力學中減振器的建模，一般分為兩種：一種是面向結果的，即引用F-V曲線、引用F-S曲線，這里又可以分為（1）直接引用簡化的曲線，或者（2）通過添加數學模型，引用帶有滯回特性的曲線，或者（3）建立半經驗模型，引用曲線。以上這種都可以稱為黑盒子模型。
另外一種就是白盒子模型，即面向減振器結構的，這種模型對于協助理解減振器原理、減振器調校、減振器控制都更有價值，難度也更大。參考文獻[1-7]都是面向結構的研究。
展開 設計仿真 | Adams中的減振器模型
減振器作為車輛中重要的元件，對瞬態操縱性、平順性、載荷等都有顯著的影響，再疊加國內對連續控制減振器（CDC）落地的火熱研究，使得做車輛動力學的工程師也必須重視對減振器的研究。
回顧動力學中減振器的建模，一般分為兩種：一種是面向結果的，即引用F-V曲線、引用F-S曲線，這里又可以分為（1）直接引用簡化的曲線，或者（2）通過添加數學模型，引用帶有滯回特性的曲線，或者（3）建立半經驗模型，引用曲線。以上這種都可以稱為黑盒子模型。
另外一種就是白盒子模型，即面向減振器結構的，這種模型對于協助理解減振器原理、減振器調校、減振器控制都更有價值，難度也更大。參考文獻[1-7]都是面向結構的研究。
01減振器工作及建模原理
可以在非常多的資料上找到減振器的工作原理。簡而言之，活塞上面有兩個閥（流通閥、復原閥），底座上有兩個閥（壓縮閥、補償閥）；壓縮過程：液體先經流通閥從下腔到上腔，由于存在體積差，壓力不斷增大，打開壓縮閥后，再經壓縮閥出去到貯油腔；復原過程：液體先經復原閥從上腔到下腔，不夠的話，再經補償閥從貯油腔到下腔。
圖1 雙筒減震器的工作原理圖（來源于汽車維修技術網）
建模原理也主要體現在兩個方面[3,4]：（1）是壓力模型（pressure-model）-利用質量守恒推導各腔壓力與活塞桿位置的關系；（2）是流量模型（flow-model），即對每個閥建立流量與壓力的關系（每個閥都是由一系列簡單的閥構成的），這部分難度更大。為了得到閥的特性曲線，可以對其進行試驗研究，或者通過CAE技術考慮線性及非線性的變形，或者根據經驗公式用多項式或者指數函數擬合。
02減振器建模示意
準確的建模，需要具備詳細的減振器知識、推導公式的能力及組織求解的能力。
展開 
科研分享 | 分布振子梁模態阻尼比的計算方法及其寬頻減振應用
因此，本文嘗試將模態阻尼比用于快速評估減振頻帶與減振程度。
結果
推導了分布單頻和雙頻振子梁的模態阻尼比的顯式解析公式，并與有限元結果進行了比較驗證。討論了振型階數、邊界條件、振子的質量比和頻率比對模態阻尼比的影響。作為所提出方程的應用，得到了滿足Minimax優化（使目標頻帶內的最小阻尼最大化）的單頻或雙頻振子的優化頻率。將優化振子梁的頻率響應與模態阻尼比曲線進行比較，討論質量比和損耗因子對振動抑制的影響，以及模態阻尼對設計的適應性。結果表明，所提出的計算公式具有較高的精度，可用于寬帶減振設計。
其中理論計算采用圖2所示模型，并采用圖3所示有限元有限元模型予以驗證。
展開 軌道交通減振措施（下）
二、減振措施新產品和新思路
由于減振工程的特殊性和產品選型的慣性，很多新產品和設計思路并未獲得廣泛推廣和客觀評價。
新產品和新思路根據其產生原因可分為針對減振產品引起的問題進行改進、提高減隔振效果、對既有產品進行工程性改進、新概念產品四個方向。
1. 針對減振產品引起的問題進行改進
減振扣件因其低剛度設計會加大鋼軌振動及輻射噪聲，針對這一問題，在澳大利亞ECRL線上，就曾將Delkor Egg扣件配合TRD產品進行使用以控制鋼軌振動。近年來在扣件設計上，一些產品將減振扣件和鋼軌吸振器予以結合。
諧振式浮軌扣件利用動力吸振原理，設計了內含諧振質量塊的橡膠制成楔塊，吸收鋼軌的振動能量，如圖9所示。
諧通扣件可以與迷宮式約束降噪板兼容，實現減振和降噪作用，如圖10所示。
圖9諧振式浮軌扣件
（洛陽雙瑞橡塑科技有限公司）
圖10諧通扣件
（青島科而泰環境控制技術有限公司）
2. 將減振措施進行組合以提高減隔振效果
將減振措施進行組合以獲得更高的減振效果這一思路在香港西鐵線、倫敦東線、瑞士巴塞爾有軌電車線路都有所應用。其中香港西鐵線采用科隆蛋扣件與橡膠支座浮置板組合，并結合橋梁結構優化和多腔室降噪設計實現振動噪聲控制；倫敦東線采用低振動軌道（LVT）和減振墊進行組合；巴塞爾有軌電車減振工程采用固有頻率為5 Hz的鋼彈簧浮置板組合固有頻率為 17 Hz的減振墊浮置板。
延續這一思路，國內科研單位將非線性道床隔振墊和高性能減振扣件兩種高等減振措施并用，研發出高減振組合道床系統，在保證安全的前提下，使隔振效果達到最優。
組合道床這種方式也在韓國高速鐵路有所應用，軌道型式為采用有砟軌道組合側置式鋼彈簧浮置道砟槽。
展開 基于RADIOSS的地鐵車輛傳遞函數分析
運用HyperWorks有限元軟件建立某地鐵車輛車體有限元模型，進行了傳遞函數分析，找到了車體側墻的固有頻率，為后續的車體優化和減振設計提供了依據。結果表明側墻中部可以適當提高剛度，提高舒適性；可以應用傳遞函數來預測車體局部的固有頻率。
史志楠_基于RADIOSS的地鐵車輛傳遞函數分析.pdf
Abaqus頻響分析完美解析
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
OptiStruct在船舶基座動力學優化設計中的應用
基座的振動影響機組的正常運行和壽命，其結構噪聲還是形成水噪聲主要來源之一，極大影響艦船的隱蔽性，必須對基座進行減振設計。本文利用Altair公司的OptiStruct優化軟件，針對某艦艇齒輪箱基座，以制定振動傳遞率為設計性能約束指標，采用尺寸和拓撲優化等模型，對該基座進行動力學優化設計研究。具體內容為：在振級落差約束下，以基座重量為目標函數，進行了 1) 基座肋板尺寸優化設計；2) 基座肋板拓撲優化設計，3）阻振質量（底座方鋼）拓撲優化；4）肋板自由尺寸優化結合底座方鋼拓撲優化。通過對四種方案的計算對比，找到減振效果良好的基座結構拓撲形式，實現了動力學概念設計與尺寸設計的一體化。實踐表明，Altair OptiStruct優化軟件是目前結構動力學優化設計最得力的工具，在船舶設計領域有廣闊的應用前景
OptiStruct在船舶基座動力學優化設計中的應用--郭鳳駿.pdf
展開 汽車噪聲、振動與舒適性原因淺析
輪胎也是噪聲的主要來源之一，一些廠商除選用低噪聲輪胎外，對車輪罩襯墊進行聲學特性設計，使其起阻隔噪聲的作用。
現在的汽車設計依賴計算機設計軟件的輔助，汽車降噪減振設計也是如此。在開發過程中，設計者從電腦調出材料并進行模擬測試，再與樣車測試對比，最后決定是否正式生產，節省了時間、人力和財力。目前國外巳有用于研究汽車噪聲與振動的軟件工具，幫助設計者識別、隔離和排除可能的噪聲源。
汽車噪聲、振動與舒適性原因淺析
輪胎也是噪聲的主要來源之一，一些廠商除選用低噪聲輪胎外，對車輪罩襯墊進行聲學特性設計，使其起阻隔噪聲的作用。
現在的汽車設計依賴計算機設計軟件的輔助，汽車降噪減振設計也是如此。在開發過程中，設計者從電腦調出材料并進行模擬測試，再與樣車測試對比，最后決定是否正式生產，節省了時間、人力和財力。目前國外巳有用于研究汽車噪聲與振動的軟件工具，幫助設計者識別、隔離和排除可能的噪聲源。
作者：CAR
出處：pcauto
汽車噪聲、振動與舒適性原因淺析
輪胎也是噪聲的主要來源之一，一些廠商除選用低噪聲輪胎外，對車輪罩襯墊進行聲學特性設計，使其起阻隔噪聲的作用。
現在的汽車設計依賴計算機設計軟件的輔助，汽車降噪減振設計也是如此。在開發過程中，設計者從電腦調出材料并進行模擬測試，再與樣車測試對比，最后決定是否正式生產，節省了時間、人力和財力。目前國外巳有用于研究汽車噪聲與振動的軟件工具，幫助設計者識別、隔離和排除可能的噪聲源。
汽車輪胎力學研究分析
該項目的實施過程為： 由 Michelin 和 Continental 根據參加者的要求提供輪胎有關的設計參數，胎面橡膠的材料特性，輪胎穩態和動態側偏，縱滑及外傾特性；輪胎的試驗模態參數和以不同速度過障礙物的動特性；所用輪胎為 Continental 為該項目專門設計和制造的輪胎； 1.由 Michelin 和 Continental 根據參加者的要求提供輪胎有關的設計參數，胎面橡膠的材料特性，輪胎穩態和動態側偏，縱滑及外傾特性；輪胎的試驗模態參數和以不同速度過障礙物的動特性；所用輪胎為 Continental 為該項目專門設計和制造的輪胎； 2.模型測試項目的參加者根據提供的數據辨識出輪胎模型的參數并驗證模型的正確性；并將所建模型實施到某一商業化的多體動力學軟件中； 3.組織方對模型進行測試和評價；對我國汽車工業界的產品開發工作定會有所幫助這方面的研究范圍包括：汽車轉向輪擺振，制動器和動力傳動系的振動與噪聲，整車的振動與噪聲，相應的各動態系統的減振設計理論與技術，汽車高速運動產生的車外噪聲場及其分析理論與控制方法等。研究的主要目的是為了提高汽車的行駛平順性、乘坐舒適性、零部件耐久性和系統可靠性等動態品質，以利于保證汽車的主動安全性，也有保護環境的積極作用。
關于汽車制動器噪聲的研究，之前成功地解決了北京吉普車鼓式制動器尖叫噪聲之后，又建立了盤式制動器尖叫模態綜合分析模型，建立了一套抑制噪聲的結構設計分析方法，對于桑塔納轎車盤式制動器的尖叫問題，達到了基于理論分析一次實踐就解決問題的水平。
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
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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 機械動力學都包括哪些內容你了解嗎
四、減振與隔振
高速與精密是現代機械與儀器的重要特征。高速易導致振動，而精密設備卻又往往對自身與外界的振動有極為嚴格的限制。鈦浩機械是以機床主軸、回轉頂針、絲杠絲桿、軸加工、數控車床加工、刀柄刀桿、夾頭接桿為公司的主打產品，因此，對機械的減振、隔振技術提出了越來越高的要求。所以，隔振設備的設計、選用與配置以及減振措施的采用，也是機械動力學的任務之一。
機械動力學在近年來雖然得到了迅速的發展，但仍有大量的理論問題與技術問題等待人們去探索，其中主要包括以下幾個方面。
1、振動理論問題
這類問題主要是指非線性振動理論問題。工程上的非線性問題常常采用簡化的線性化處理，或在計算機上進行分段線性化處理。在這方面還有待進一步探索。
工程中的大量自激振動(如導線舞動、機床顫振、車輪振擺、油缸與導軌的爬行等)，目前還缺乏統一成熟的理論方法，許多問題尚待研究。
2、虛擬樣機技術
機械系統動態仿真技術又稱為機械工程中的虛擬樣機技術，是20世紀80年代隨著計算機技術的發展而迅速發展起來的一項計算機輔助工程(CAE)技術。運用這一技術，可以大大簡化機械產品的開發過程，大幅度縮短產品的開發周期，大量減少產品的開發費用和成本，明顯提高產品的質量，提高產品的系統及性能，獲得最優化和創新的設計產品。因此，該技術一出現，就受到了人們的普遍重視和關注，而且相繼出現了各種分析軟件，如MATLAB、ADAMS、ANSYS、CATIA、UG、Pro/E、SolidWorks等。對于這方面的工作，目前我國還有相當大的差距。
3、振動疲勞機理的研究
許多機械零件的疲勞破壞是由振動產生的。如何把振動理論與振動疲勞機理結合起來仍是一個熱門課題。
4、有關測試技術理論和故障診斷理論的研究
適用、有效、廉價的測試診斷設備與技術的研究，離生產急需尚有相當大的距離。
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