非线性隔振系统振动特性分析-动力学与控制学报.PDF

第１１卷第３期２０１３年９月 动力 学 与控 制 学报 Ｖｏｌ．１１Ｎｏ．３ １６７２６５５３／２０１３／１１ ／２５２５ Ｓｅｐ２０１３ ⑶ ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＤＹＮＡＭＩＣＳＡＮＤＣＯＮＴＲＯＬ 非线性隔振系统振动特性分析  黄志伟 　何雪松　陈志刚　杜 （中国舰船研究设计中心船舶振动噪声重点实验室，武汉　４３００６４） 摘要　在舰艇振动较大的部位加装隔振系统是提高其自身声隐身性能最有效、最常用的方法之一，而混沌 隔振方法可以很好地提高舰船线谱的隔振能力．以双层隔振系统为对象，建立两自由度非线性隔振系统的 动力学模型，研究系统振动传递率特性及刚度对隔振效果的影响，采用数值积分方法分析不同激励幅值ｆ １ 下系统随频率 变化的分岔规律及非线性动力学行为．结果表明，当ｆ＝１２．０时，双层混沌隔振系统在１．１１ ω １ ～１．１８倍频区域出现混沌运动，该特征可以有效地降低结构噪声中的线谱成分，其整体隔振性能良好，验证 了基于混沌理论的线谱控制方法的有效性． 关键词　双层隔振系统，　振动传递率，　分岔，　混沌 ＤＯＩ：　１０．６０５２／１６７２６５５３２０１３０６３ 用混沌性态开展工作，系统地研究非线性隔振系统 引言 的振动传递率和混沌行为，难以全面揭示其隔振效 线谱是被动声呐在现代水声对抗中发现、跟踪 果．混沌是非线性动力系统一种特有的运动形式， 和识别水下结构物的主要特征，是水下结构物声隐 实际工程中不仅需要考虑隔振材料非线性因素，而 身性能的优劣重要考核指标，关系其战斗力和生命 且进行隔振设计和分析时必须对被动隔振设备混 ［１２］ 力的重要因素之一，因而减振降噪技术一直国内外 沌振动特性进行研究 ．为此，本文对一个两自由 ［１３］ 度非线性隔振系统进行建模，采用数值积分方法仿 研究的热点 ．近年来，抑制噪声源和控制噪声传 真计算，通过分岔图、 播的途径主要包括选用低噪声设备以及在振动突 Ｐｏｉｎｃａｒé图、时域波形图和幅 出部位采用隔振技术等． 值谱图等分析系统的振动传递率特性及动力学行 目前控制机械设备振动向船体传递较为常用 为，研究结果表明基于混沌理论的线谱控制方法具 的措施是采用隔振技术，如浮筏、单层隔振装置、双 有较好的可行性． 层隔振装置等［４６］．然而现有的大多数隔振装置 １　双层隔振系统模型 均是基于线性系统理论进行设计的，对各频率分量 的作用效果是按一定比例分布的，并不对其中某一 在经典隔振理论中，基础被假设为质量无限大 线谱成分具有明显的降低作用，且线性隔振元件不 的绝对刚体，利用响应比或力传递率作为评价系统 能改变系统的频率结构，即具有频率保持性，对于 隔振效果的主要指标．虽然