钢丝绳隔振器动态非线性阻尼模型的改进

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1、维普资讯http://www.cqvip.com20卷第3期石家庄铁道学院学报(自然科学版)v。1．20No．32007年9月JOURNALOFSHIJIAZHUANGRAILWAYINSTITUTE(NATURALSCIENCE)S。p．2007钢丝绳隔振器动态非线性阻尼模型的改进曹利，冯奇，温建明(同济大学航空航天与力学学院，上海200092)摘要：现有关于非线性阻尼模型建立的方法，仅仅指出了隔振器的动态特性与频率的关系，没有反映出与初始静位移的关系。在其基础上进行改进，指出了与初始静位移的函数关系。此模型体

2、现了隔振器的动态特性与总体结构形状以及变形方式的关系，能更好地反映隔振器的特性。关键词：非线性阻尼；动态特性；激振频率；静位移；变形方式中图分类号：TB123文献标识码：A文章编号：1674—0300(2007)03—0024—041动态非线性阻尼模型目前由于实际应用环境对振动冲击控制性能提出了越来越高的要求，传统的线性缓冲隔振技术已不能满足要求。在隔振缓冲系统中，一些具有非线性迟滞特性的隔振元件，如钢丝绳等，在工程中得到越来越广泛的应用。大部分隔振器都会受到各种各样的冲击，当受到周期性载荷时，恢复力一位移还表现

3、为滞环曲线，所以在动载荷下，就必须考虑隔振器的动态特性。钢丝绳隔振器是用一根不锈钢钢丝绳绕制，与上下两块夹板组成。其刚度和阻尼取决于钢丝绳直径股数、长度、圈数、缠绕方式及松紧程度，阻尼特性与隔振器变形有关。当隔振器振幅足够大时丝绳各股之间发生干摩擦，此时干摩擦阻尼大。在小振幅时，各股钢丝绳靠摩擦力拧在一起，不发生滑移，所以不产生干摩擦阻尼。隔振器的动态特性既和总体结构形状以及变形方式有关，同时取决于弹性体材料本身的分子力学性能。前者可为位移的函数，后者则为频率的函数；两者虽有关联但并不具有等值的效应；因而要用单个

4、自变量(频率或位移)同时描述综合多变的特性是不可能的。一个解决途径是，采用多元变量的分部处理方法。如静态的弹性力．位移特性描述了不同的结构形状、变形方式和材料种类与元件特性的关系；每一个不同的变形位移值又将对应于不同的应力．应变初始状态，同时也包括了频率和温度的影响。如果能在每一个弹性变形状态(即位移值)下激振，通过频率扫描，将其弹性力和阻尼的测试结果进行一定的数据归化处理最后可得到两种不同的数据或曲线。一是静态的弹性力．位移曲线，二是归化拟合后的参数。这样可更近似地反映了弹性元件的静．动态特性。这即是目前测试和

5、评价抗冲元件动态刚度和阻尼特性的一种正确、有效的途径和方法。文献[1，2]通过测试恢复力与位移的关系图，把恢复力分解成类椭圆非线性阻尼力和一条非线性刚度曲线，来实现建模的。两者皆是激励频率和振幅的函数。此方法与文献[3]思想一致，在不能直接测试出阻尼特性参数的情况下，是非常有效并且很好的方法。文献[4]是根据实测动态阻尼特性数据建模，但其仅是激励频率的函数，最后提出的模型中h。，h，都是常数。此函数没有体现隔振器的动态特性与总体结构形状即静位移的关系。在此基础上，研究了模型中h。，h，随着压缩初始静位移的变化关系

6、，即h。，h，与初始位移的关系，这样更能反映隔振器的真实情况。根据前人工作，建议选用下列模型。设动态阻尼力(，)=hoo)h1-1j(1)收稿日期：2007—04—13作者简介：曹利男1981年出生硕士研究生维普资讯http://www.cqvip.com第3期曹利等：钢丝绳隔振器动态非线性阻尼模型的改进25这里，粘性阻尼和结构阻尼分别为hl=1，h0≠0(2)0

7、tTrack8800TMServohydraulicTestSystem．8802，该仪器可测试弹性元件在振动工况下的动态刚度及阻尼。试验采用在GX．50的额定载荷下，分别压缩到0．25、0．50、0．75和1．00mm后，进行频率扫描。该仪器可根据自动测定传递力和元件的位移响应之间的相位角数值，确定弹性元件的阻尼。试验结果列于表1～表4。表1静位移为0．25mill时阻尼系数随频率的变化维普资讯http://www.cqvip.com26石家庄铁道学院学报(自然科学版)第2O卷3数据处理由试验数据分析，选用目标

8、函数h=h。(21rf)h1-1来确定动态阻尼因子。对每一个静态的位移(如0．25mm)，动态阻尼因子h是频率的函数。以第一组数据为例，采用多项式拟合，拟合向量为f=(6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16)，h=(O．0016，0．00139，0．00121，0．00108，0．00096，0．00088，0．00081，0．00076，0．00069