双非线性隔振器的双层隔振系统模型的建立

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1、维普资讯http://www.cqvip.com双非线性隔振器的双层隔振系统模型的建立文章编号：1006—1355(2008)02—0001—03双非线性隔振器的双层隔振系统模型的建立曹利，冯奇，张乐乐(同济大学航空航天与力学学院，上海200092)摘要：冲击引起的振动与波是舰船破坏的主要原因之一。采用空间多刚体动力学基本理论，建立非线性双层抗冲隔振系统的数学力学模型，推导出适用于一般的双层抗冲隔振系统的牛顿-欧拉方程。然后以一个水泵设备的双层抗冲隔振的例子进行数值计算。关键词：振动与波；多刚体

2、动力学；双层隔振系统；非线性微分方程；牛顿-欧拉方程中图分类号：TB123文献标识码：AModelofaMulti·stageIsolationSystemwithNonlinearProtectionDevicesCAOLi。FENGQi，ZHANGLe—le(SchoolofAerospaceEngineeringandAppliedMechanics，Ton~iUniversity，Shanghai200092，China)Abstract：0neofthemainreasonsforde

3、stroyofmarineequipmentiSthevibrationandwavecausedbyshock．Themechanicalmodelofthemulti．stageisolationsystemwithnonlinearprotectiondevicesiSestablished，andthenonlineardifferentialequationsarededucedbyapplyingthemulti—bodydynamicstheorythatisNewton—Eule

4、rSEquationsapplicableforthegeneralmulti—stageisolationsystem．Atlasttakingawaterpumpasanexample。itiSnumericallysolved．Keywords：vibrationandwave；multi—bodydynamicstheory；multi—stageisolationsystem；nonlin—eardifferentialequation：Newton．EulerSEquation抗冲隔

5、振系统的建模理论目前大多数限于线性如图1所示。理论¨I2j，随着技术发展的需要，线性隔振系统已经e3不能满足实际的需要。如舰船在冲击作用下，隔振系统具有明显的非线性性质，如由角速度产生的陀螺力项，以及隔振器本身的非线性以及安装位置的非线性等。因此，建立一个非线性的隔振系统的力学模型是十分必要的。商孝鹏已经研究了具有非线性阻尼的隔振元件的阻尼建模问题，但是，没有将这种具有非线性阻尼器应用于双层隔振系统。鉴于此，本文以一个双层双非线性抗冲隔振系统为对图1双层隔振系结构图象，采用多刚体动力学的基本理论

6、，同时考虑非1．2坐标选择线性隔振器的非线性弹簧和非线性阻尼效应，建立上层机组编号为刚体1，下层编为刚体2；隔振系统的数学力学模型。并通过实例与只具有非线性器的编号为依次从右向左，从上到下，从1一直到刚度的元件构成的隔振系统进行比较，提出了本文12。建议的方法，供设计者参考。(1)惯性坐标系的设置：原点取在机组中心，惯1模型及基本理论性基用；，；：，；，表示，为机组纵向向右(上面右图)，e为水平向右(上面左图)，e为竖直向上；1．1力学模型(2)刚体(m=1，2)的连体基的表示，文中所选的双层隔

7、振系统的力学模型如图1所Be2，B3e3(m=1，2)；示，上面是圆柱形的机组设备，中间是一个厚度可忽(3)分别取刚体相对于惯性基卡尔丹角作略不计的刚体，上层非线性隔振器斜置，下层竖置。为姿态坐标，用B0=[BO／，BmB，B’，]表示。收稿日期：2007-11-23假定系统只有微小的振动，连体基转换到惯性作者简介：曹利(1981一)，男，湖北人，硕士生。研究方向：动力学和基的转换矩阵为振动控制。维普资讯http://www.cqvip.com2008年4月噪声与振动控制第2期⋯豢]舯，=F池+

8、F地cos0=(一c。s。s+，‘F蜥cosi)+F妇eosq~f(9)=-I(F=／B1}一B：1一B1l=zc。s岫s+2模型的建立Feosq~￡)+F池cos同样，惯性系下的阻尼力坐标2．1隔振元件弹性力和阻尼力推导R=Rl+R地cos0为了方便建模，根据试验测试数据，可将隔振元1件简化为非线性弹簧和非线性阻尼并联形式。因为(一Rz~cos0eosq~+系统是双层隔振系统，所以出现了两种不同安装位置Rcos)+R地eosq~(1O)的隔振元件，一种接地，另一种接在两刚体之间，前一1人已经用