降低往复式机械特征线谱幅值的实验方法研究

论文摘要

现代隔振技术已能对潜艇高、中频噪声进行有效隔离，但对低频噪声的隔离和线谱抑制，仍然没有取得突破性进展。另外，处于低频段的线谱激励，由于能量集中、不易衰减、被外部介质吸收小等原因，严重制约了潜艇声隐身性能的提高。鉴此，本文研究一种可以降低低频振动振幅、从而抑制其线谱的实验装置，并建立了相应的仿真模型，对实验结果进行了数值验证。本文做的主要研究工作如下：首先，本文根据两自由度双阻尼振动模型求解相关位移幅值，然后确定调谐减振装置的质量比、阻尼、线刚度等参数，为制作设备选定初步参数。其次，详细介绍了四种隔振减振方法的主要元件：双层隔振的空气弹簧、被动调谐减振装置的悬臂梁和质量块、主动控制减振装置的作动器和控制器、扰动装置的弹簧小球和悬挂钢针，同时确定各个元件的尺寸及相关参数，为实验的制作和安装调试做好准备。再次，描述了隔振装置的工作原理，建立隔振装置的理论模型并进行受力分析，同时得到相关振动方程，进一步指导实验装置的安装和调试，然后开始逐步测量双层隔振、双层隔振+被动调谐减振、双层隔振+被动调谐减振+主动控制以及双层隔振+被动调谐减振+扰动装置的实验效果。最后，根据实验装置具体参数建立实验模型和振动方程，并用ANSYS软件建立对应的实体物理模型，然后采用与实验相对应的顺序逐步进行数值模拟，并与实验结果进行分析比较和验证。该实验装置有效降低了低频振动的线谱幅值，同时增加了背景噪声，减小输出信噪比，达到了预想的实验效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Content
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 线性隔振研究现状及应用
• 1.2.1 被动隔振
• 1.2.2 主动控制
• 1.3 非线性隔振研究概况
• 1.3.1 理论研究进展
• 1.3.2 实验研究进展
• 1.3.3 隔振技术发展方向
• 1.4 本文主要工作
• 1.4.1 问题提出与课题选择
• 1.4.2 本文研究内容与章节安排
• 第二章 减振实验装置子系统理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 空气弹簧
• 2.2.1 空气弹簧特点
• 2.2.2 空气弹簧结构
• 2.2.3 单曲双层结构与双曲式空气弹簧对比
• 2.3 被动调谐减振装置
• 2.3.1 悬臂梁材料确定
• 2.3.2 实验结论及总结
• 2.4 主动控制减振装置
• 2.4.1 作动器设计
• 2.4.2 控制器设计
• 2.5 扰动装置
• 2.6 本章小结
• 第三章 减振装置实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 隔振装置的设计原理
• 3.2.1 两自由度双阻尼模型
• 3.2.2 主动控制减振原理
• 3.2.3 隔振减振效果评价指标
• 3.3 实验设备安装及调试
• 3.3.1 激振系统
• 3.3.2 主体系统
• 3.3.3 测量系统
• 3.3.4 主体系统测试及安装
• 3.4 实验测量
• 3.4.1 双层隔振实验
• 3.4.2 基于双层隔振的吸振器实验
• 3.4.3 基于双层隔振和吸振器的主动控制实验
• 3.4.4 扰动装置实验
• 3.5 实验装置的优缺点及实验的局限性
• 3.6 本章小结
• 第四章 有限元数值模拟研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验模型振动方程的建立
• 4.3 原型分析及建模方案
• 4.3.1 橡胶空气弹簧模拟
• 4.3.2 激振器模拟
• 4.3.3 四层钢板模拟
• 4.3.4 12 根硬弹簧模拟
• 4.3.5 被动调谐减振装置
• 4.4 有、无被动调谐装置数值模拟
• 4.5 有、无主动控制数值模拟
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 不足与研究展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢