[發(fā)明專利]一種針對(duì)輪體結(jié)構(gòu)傘形振動(dòng)的顆粒阻尼減振設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310421438.2
• 申請(qǐng)日: 2013-09-16
• 公開（公告）號(hào): CN103473417A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王延榮;劉彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種針對(duì)輪體結(jié)構(gòu)傘形振動(dòng)的顆粒阻尼減振設(shè)計(jì)方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一：建立輪體的實(shí)體模型

針對(duì)給定的實(shí)體模型在CAE前處理軟件中建立目標(biāo)輪體的有限元模型；

步驟二：對(duì)建立的有限元模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析

首先，將建立的有限元模型導(dǎo)入到有限元軟件ANSYS中，定義相應(yīng)的材料參數(shù)，給定轉(zhuǎn)速以及位移約束條件，通過靜力分析得到離心力引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布，注意關(guān)注輪體結(jié)構(gòu)的主要應(yīng)力集中點(diǎn)位置及水平，輪緣位置的應(yīng)力水平；

然后，采用質(zhì)量歸一化的模態(tài)分析，不計(jì)轉(zhuǎn)速，獲得輪體結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性，并根據(jù)振型特點(diǎn)確定傘形振動(dòng)所對(duì)應(yīng)的頻率；

最后，在原有約束的基礎(chǔ)上，初步設(shè)定結(jié)構(gòu)阻尼，對(duì)有限元模型施加單位“1”的軸向階躍正弦激勵(lì)，獲得輪體結(jié)構(gòu)在正弦激勵(lì)下的響應(yīng)峰值及對(duì)應(yīng)頻率，并對(duì)傘形振動(dòng)頻率再次確定；

步驟三：獲得輪體結(jié)構(gòu)傘形振動(dòng)的二維等效模型

采用振型歸一化的模態(tài)分析，不計(jì)轉(zhuǎn)速，利用能量法求解系統(tǒng)二維等效振動(dòng)模型的特征參數(shù)：等效質(zhì)量m_c，等效剛度k_c，并根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定結(jié)構(gòu)阻尼，完成二維等效模型的建立；

步驟四：確定顆?？涨怀叽?/p>

由于輪體結(jié)構(gòu)發(fā)生傘形振動(dòng)時(shí)輪緣響應(yīng)最大，首先根據(jù)輪體實(shí)際情況將顆粒阻尼器預(yù)裝位置設(shè)定在盡量靠近輪緣處，由于同等空腔深度情況下，截面積越大，裝填顆粒越多，減振效果越好，因此根據(jù)輪體尺寸設(shè)計(jì)截面積盡量大的顆粒空腔；

隨后，對(duì)打孔后的輪體進(jìn)行靜力分析，在保證材料強(qiáng)度的前提下對(duì)空腔的截面尺寸進(jìn)一步調(diào)整；

步驟五：利用正交試驗(yàn)獲得填充方案的設(shè)計(jì)規(guī)律

首先，設(shè)計(jì)顆粒填充方案的正交試驗(yàn)，選取空腔邊長d_c，空腔深度h，顆粒粒徑d_p，顆粒填充率V_r作為影響因子，根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)每個(gè)影響因子設(shè)計(jì)復(fù)數(shù)個(gè)影響水平，結(jié)合4因子多水平正交表，得到正交試驗(yàn)各項(xiàng)子試驗(yàn)的具體內(nèi)容；

隨后，利用顆粒阻尼離散元程序，以得到的二維等效振動(dòng)模型為研究對(duì)象，對(duì)正交試驗(yàn)各項(xiàng)子試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，并采集振動(dòng)模型的位移及速度隨時(shí)間的變化參數(shù)；

最后，選取給定時(shí)間內(nèi)的平均顆粒阻尼Ψ_aver，最大阻尼Ψ_max，位移減半時(shí)間t_y0.5，為顆粒減振效果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，利用正交試驗(yàn)分析方法獲得d_c、h、d_p、V_r對(duì)等效模型的振動(dòng)影響及影響規(guī)律；

步驟六：利用比較試驗(yàn)獲得顆粒最佳填充方案

根據(jù)正交試驗(yàn)分析結(jié)果，給出針對(duì)豎直碰撞間隙Δ_v的對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)顆粒填充率進(jìn)行微調(diào)，從而獲得顆粒最佳填充方案；

步驟七：確定是否需用分段顆粒減振

通過正弦掃頻試驗(yàn)確定結(jié)構(gòu)發(fā)生共振時(shí)的輪緣位置的放大系數(shù)和加速度絕對(duì)值，對(duì)照顆粒阻尼在高無量綱加速度下的變化規(guī)律：若Γ<60，則通過在輪緣位置設(shè)置顆粒阻尼器即可達(dá)到至少響應(yīng)幅值減半的目的；若Γ>60，需在輪緣位置設(shè)置顆粒阻尼器的基礎(chǔ)上，根據(jù)外形及技術(shù)要求，在回轉(zhuǎn)半徑較小的位置設(shè)置阻尼器，進(jìn)行分段減振；

步驟八：對(duì)照顆粒阻尼在高無量綱加速度下的變化規(guī)律，并結(jié)合顆粒阻尼器預(yù)設(shè)位置的結(jié)構(gòu)響應(yīng)確定顆粒材質(zhì)及阻尼器的位置安裝方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)輪體結(jié)構(gòu)傘形振動(dòng)的顆粒阻尼減振設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟一中所述的“建立輪體的實(shí)體模型”，其具體實(shí)現(xiàn)過程如下：結(jié)合輪體結(jié)構(gòu)實(shí)際尺寸利用Catia/AutoCAD/UG軟件進(jìn)行建模，并將獲得的實(shí)體模型的導(dǎo)入MARC/ANSYS?CAE前處理軟件進(jìn)行有限元實(shí)體網(wǎng)格的劃分，在劃分網(wǎng)格時(shí)，盡量采用八節(jié)點(diǎn)六面體單元以保證后續(xù)計(jì)算結(jié)果的精度。