[發(fā)明專利]一種多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)的多坐標(biāo)系解耦優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211632689.0
• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN116150900A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張建潤;余康凡;孫蓓蓓;盧熹;李普
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F111/04;G06F119/02
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 曹婷

本發(fā)明公開了一種多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)的多坐標(biāo)系解耦優(yōu)化方法，涉及隔振技術(shù)領(lǐng)域，解決了多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)建模較慢、通用性不強(qiáng)且優(yōu)化效率較低的技術(shù)問題，其技術(shù)方案要點是確定多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)的慣性參數(shù)及隔振參數(shù)；以主擾動子結(jié)構(gòu)質(zhì)心為坐標(biāo)原點建立全局坐標(biāo)系，通過矩陣化綜合建模方法建立動力學(xué)模型；根據(jù)提出的多坐標(biāo)系解耦率計算方法對各隔振參數(shù)進(jìn)行全局靈敏度分析，確定主要隔振參數(shù)；當(dāng)主激勵方向解耦率達(dá)不到預(yù)設(shè)解耦標(biāo)準(zhǔn)時，設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，對主要隔振參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計；將優(yōu)化后各隔振參數(shù)轉(zhuǎn)化為具體隔振器參數(shù)。本發(fā)明具有建模快、通用性強(qiáng)、優(yōu)化效率高等優(yōu)點，能夠在工程實際中快速確定隔振系統(tǒng)的隔振器設(shè)置方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及隔振技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)的多坐標(biāo)系解耦優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的單層隔振技術(shù)為了達(dá)到較好的隔振效果通常需要較低的連接剛度，這將造成靜態(tài)承載能力與隔振效果的矛盾。多級隔振應(yīng)運(yùn)而生，其中雙層隔振應(yīng)用最為廣泛。雙層隔振在單層隔振之間插入中間質(zhì)量增大振動能量在振動傳遞路徑上的消耗，從而能夠以較大的連接剛度獲得較好的隔振效果。而在實際工程中，雙層隔振系統(tǒng)常包含多個彈性或剛性連接的附屬設(shè)備，構(gòu)成多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)。

模態(tài)解耦率是從能量角度對隔振性能的一種評價標(biāo)準(zhǔn)，理論上系統(tǒng)沿某方向的解耦率達(dá)到100％則表明該方向的激振力僅激勵起該方向的振動。對隔振系統(tǒng)進(jìn)行解耦優(yōu)化設(shè)計，能夠減少系統(tǒng)各個方向的振動耦合，提升系統(tǒng)隔振性能。

目前工程上對于多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)仍多采用分級設(shè)計，而忽略各子結(jié)構(gòu)之間的耦合作用；對于多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)的建模方法尚未統(tǒng)一；對于多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)的解耦研究，目前多數(shù)學(xué)者仍采用傳統(tǒng)的單坐標(biāo)系解耦方法，其固有的部分慣性耦合會對解耦優(yōu)化結(jié)果產(chǎn)生較大不利影響。針對上述現(xiàn)存問題，急需一種多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)的多坐標(biāo)系解耦優(yōu)化方法。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)的多坐標(biāo)系解耦優(yōu)化方法，其技術(shù)目的是實現(xiàn)對多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)的高效、快速、通用建模與解耦優(yōu)化，提升工程實際中確定隔振系統(tǒng)隔振器設(shè)置方案的效率。

本申請的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

一種多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)的多坐標(biāo)系解耦優(yōu)化方法，包括：

S1：對多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)進(jìn)行前處理，確定多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)的慣性參數(shù)和隔振參數(shù)；其中，慣性參數(shù)包括質(zhì)心位置、質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量；隔振參數(shù)包括隔振器位置、剛度和安裝角度；

S2：基于主要擾動子結(jié)構(gòu)構(gòu)建避免激勵耦合的全局坐標(biāo)系，基于全局坐標(biāo)系通過矩陣化綜合建模方法構(gòu)建多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)的動力學(xué)模型；

S3：根據(jù)多坐標(biāo)系解耦率計算方法對各隔振參數(shù)進(jìn)行全局靈敏度分析，以確定對解耦率影響較大的主要隔振參數(shù)；

S4：當(dāng)多子結(jié)構(gòu)隔振系統(tǒng)主激勵方向解耦率未達(dá)到預(yù)設(shè)解耦率時，在滿足約束條件的前提下通過優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)對各主要隔振參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計；

S5：優(yōu)化后將各主要隔振參數(shù)轉(zhuǎn)化為隔振器結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過隔振器結(jié)構(gòu)參數(shù)對隔振器進(jìn)行設(shè)計。

進(jìn)一步地，步驟S1中，所述轉(zhuǎn)動慣量表示子結(jié)構(gòu)m_i在自身慣性坐標(biāo)系O_i-u_iv_iw_i下各慣性主軸u_i、v_i、w_i方向的轉(zhuǎn)動慣量J_ui、J_vi、J_wi；其中，i＝1,2,3,...,n。

進(jìn)一步地，所述全局坐標(biāo)系以主要擾動子結(jié)構(gòu)的變化中心為坐標(biāo)原點，以擾動力方向或擾動力矩軸向為x軸，以擾動力最小方向或擾動力矩最小方向的軸向為y軸，z軸則垂直于xy平面，能夠避免動力學(xué)模型中各方向激勵之間發(fā)生耦合。