论文摘要
随着非线性振动理论在现代工程实践中得到愈来愈广泛的应用,对复杂非线性振动系统进行深入的分析研究,并作出相应的优化设计就成为当前振动噪声控制领域的前沿课题和发展方向。同时,用功率流分析方法研究和分析结构振动和噪声控制问题也成为近年来该领域的研究热点。本文在分析了国内外关于动力机械振动噪声控制理论及其应用研究现状的基础上,建立了弹性基础上的非线性振动模型,并对其振动特性进行了深入的研究,提出了相应的振动控制方法。本文分别对弹性矩形薄板、非线性振动以及功率流评估方法进行了介绍与分析,在此基础上,建立了由动力机器、非线性隔振器和弹性基础组成的非线性隔振系统。通过对此系统施加模拟激振力使其产生非线性振动,随后分析了系统各部分的振动形态继而得出了整个振动系统的振动微分方程。在研究方法上,本文应用谐波平衡法以及Newdon迭代法对系统的振动方程进行迭代求解,得出了由激振力传递到弹性基础的功率流大小。最后,通过对选取各组非线性特征参数下功率流传递频谱的分析比较研究了系统的功率流传递特性,特别是创新性地考虑了附加超谐波对于功率流传递的影响,并在此基础上提出了此振动系统的振动控制策略及非线性隔振器的优化设计原则。通过对于选取线性与非线性隔振器、不同非线性刚度、阻尼特征参数以及只考虑主谐波与附加考虑超谐波时功率流传递频谱的比较,得出如下结论:若只考虑主谐波,则当频率比(激振频率与弹性安装基础的基频之比)小于1时,非线性隔振器的隔振效果一般要好于线性隔振器,而且选取大于1的非线性刚度特征参数和小于1的非线性阻尼特征参数会获得最佳的隔振性能;当频率比大于1时,适宜选择大于1的非线性特征参数进行隔振,小于1的非线性特征参数会恶化隔振效果。若同时考虑主谐波和部分超谐波,则当频率比小于l时,若选取大于1的非线性隔振参数,则由于超谐波的存在会使传递功率流在频率比接近1时出现一个较大的峰值,不利于隔振,相反,若选取小于1的非线性隔振参数,在频率比大于1之后,会使得功率流传递幅值产生大幅度的增加,导致安装设备的剧烈振动,严重影响机器的工作效率。