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基于弹性基础的隔振系统设计方法研究

作　者: 谷尧颖
导　师: 华宏星
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械设计与理论
关键词: 被动隔振浮筏隔振弹性基础遗传优化算法频响函数综合
分类号: TB535.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 239次
引　用: 3次
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内容摘要

在潜艇低速航行时,潜艇噪声主要来自于潜艇内部的主、辅机和轴系的运转噪声,约占总辐射噪声级的70%。浮筏隔振系统是现代潜艇中广泛使用的机械噪声隔振装置。浮筏隔振利用隔振器的刚度和中间质量的设计来抑制和衰减振动波的传递,从而获得良好的隔振效果。但由于基座的非刚性且壳体固有频率较低,基座的固有频率依然会被激发出,并引起壳体的共振,从而会影响部分频率段的隔振效果。本文基于此提出了在基础与下层隔振器间增加阻抗变换器,改变所需控制频率段从力激励点到基座连接点的传递特性,使系统中与激励频率相近且与舱段壳体振动相关固有频率与机组激励频率错开。本文使用四端参数法对考虑基座非刚性的双层隔振系统进行建模以及数值仿真,并研究在双层隔振系统中单质量—弹簧—阻尼结构表征的阻抗变换器、多个频率相近的质量—弹簧—阻尼结构表征的阻抗变换器、板—杆结构表征的阻抗变换器以及使用弹簧振子建模的周期性结构阻抗变换器对隔振系统传递特性的影响。并在此基础上研究了m-c-k结构阻抗变换器各参数对系统传递特性改变的影响。同时使用了基于灵敏度分析的遗传优化算法,分别以控制频率段内的功率流和力传递率之和为目标函数得到了阻抗变换器各参数的优化结果。为浮筏系统中弹性基础的参数设计提供了理论依据。在得到阻抗变换器在双层隔振系统中对系统传递特性影响的基础上,本文使用频响函数综合法对复杂浮筏系统进行建模和数值仿真。研究了双机组复杂浮筏系统中的功率流传递特性以及m-c-k阻抗变换器在复杂浮筏系统中对功率流传递特性的影响,并使用VC++编写了应用程序。在本文最后章节亦实验验证了频响函数综合法对浮筏系统建模的适用性。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-22
  1.1 研究背景及课题意义  10-13
  1.2 柔性隔振系统理论研究和发展概况  13-15
  1.3 浮筏隔振系统建模方法  15-18
    1.3.1 有限元法  15-16
    1.3.2 四端参数法  16
    1.3.3 模态综合法  16-17
    1.3.4 阻抗/导纳综合法  17
    1.3.5 频响函数综合法  17-18
  1.4 结构被动控制理论研究与发展概况  18-20
    1.4.1 基础隔振装置  18-19
    1.4.2 简单耗能装置  19
    1.4.3 动力吸振器  19-20
  1.5 本文的主要内容  20-22
第二章双层隔振系统阻抗变换器研究  22-47
  2.1 引言  22-23
  2.2 薄板的四端参数  23-28
    2.2.1 矩形板的弯曲振动  23-24
    2.2.2 板的型函数  24-25
    2.2.3 板的固有频率  25-26
    2.2.4 板的四端参数  26-28
  2.3 双层隔振系统建模  28-33
  2.4 质量-弹簧-阻尼结构阻抗变换器研究  33-40
    2.4.1 算例描述  33
    2.4.2 单m-c-k 结构阻抗变换器对系统的影响  33-36
    2.4.3 阻抗变换器参数研究  36-39
    2.4.4 多m-c-k 结构阻抗变换器对系统传递特性的影响  39-40
  2.5 板—杆结构阻抗变换器的研究  40-43
  2.6 周期性结构阻抗变换器初探  43-45
  2.7 本章小结  45-47
第三章双层隔振系统中阻抗变换器的参数优化  47-55
  3.1 基于灵敏度分析的遗传优化算法  47-51
    3.1.1 问题描述  47-48
    3.1.2 灵敏度分析  48-49
    3.1.3 遗传优化算法  49
    3.1.4 基于灵敏度分析的混合遗传优化算法  49-51
  3.2 m-c-k 结构阻抗变换器优化结果  51-54
    3.2.1 参数描述  51-52
    3.2.2 优化结果  52
    3.2.3 优化结果分析  52-54
  3.3 本章小结  54-55
第四章复杂浮筏系统建模及阻抗变换器研究  55-78
  4.1 引言  55
  4.2 频响函数综合法简介  55-59
    4.2.1 频响函数综合法发展背景和发展历史  55-56
    4.2.2 考虑弹性连接点的频响函数综合法  56-58
    4.2.3 耦合系统频响函数推导  58-59
  4.3 浮筏系统子结构建模  59-62
    4.3.1 弹性体子结构建模  59-61
    4.3.2 刚体建模  61-62
  4.4 基于频响函数综合法的浮筏系统数值仿真与分析  62-67
    4.4.1 模型介绍  63-64
    4.4.2 频响函数综合法验证  64-67
  4.5 复杂浮筏系统功率流研究  67-70
  4.6 阻抗变换器在复杂浮筏系统中的研究  70-72
    4.6.1 m-c-k 结构阻抗变换器  70-72
  4.7 浮筏隔振系统频响函数综合法程序软件介绍  72-77
    4.7.1 程序流程介绍  72-73
    4.7.2 应用程序使用简介  73-77
  4.8 本章小结  77-78
第五章频响函数综合法的实验研究  78-88
  5.1 引言  78
  5.2 振动试验测试理论介绍  78-80
    5.2.1 振动测试和测试内容  78-79
    5.2.2 振动测试的仪器设备  79-80
  5.3 频响函数综合法实验验证  80-85
    5.3.1 实验测试系统和仪器设备介绍  80
    5.3.2 测试过程和测试内容  80-85
  5.4 测试结果分析  85-87
  5.5 本章小结  87-88
第六章总结与展望  88-90
  6.1 总结  88-89
  6.2 展望  89-90
参考文献  90-95
附录一符号与标记  95-96
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  96-97
攻读硕士学位期间参与的科研项目  97-98
致谢  98-100

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