多层波纹钢板隔振器力学性能仿真及实验研究-机械工程专业论文.docxVIP

Classified Index: TB533 U.D.C: 621 Dissertation for the Master Degree in Engineering SIMULATION AND EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF MECHANICAL PROPERTY OF MULTILAYER CORRUGATED STEEL PLATE ISOLATOR Candidate： Zhang Lu Supervisor： Associate Prof. Yan Hui Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Mechanical Engineering Affiliation： School of Mechatronics Engineering Date of Defence： July, 2015 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学硕士学位论文 哈尔滨工业大学硕士学位论文 摘 要 研究表明，船体振动是引起船舶零部件失效的主要原因之一，而动力系统 对船体振动的影响最为显著，因此对动力系统进行振动控制显得尤为迫切。多 层波纹钢板隔振器是一种具有干摩擦特性的金属隔振器，而且具有结构简单、 传递率低、承载能力高、隔振效果显著等特点，适合船舶发动机的隔振。本文 在中船重工 703 研究所某项目基金的支持下，对承受单向轴向载荷的多层波纹 钢板隔振器的力学性能进行了仿真及实验研究，得到了不同结构参数下隔振器 的性能参数，证明了将多层波纹钢板隔振器应用于船舰动力系统进行隔振的可 行性。 本文设计了不同波纹类型的钢板，制定了其压制、热处理工艺，制备了多 层波纹钢板隔振器，并对其进行力学分析，推导出不同类型波纹钢板隔振器能 耗系数的数学表达式。对隔振器进行静态试验研究，获得了不同位移下各结构 参数隔振器的迟滞回线，根据迟滞回线研究了钢板厚度、波纹类型、钢板层数 对隔振器刚度、阻尼特性的影响，探讨了多层钢板隔振器的静力学特性。将能 耗系数的理论值与实验值相对比，得到修正的能耗系数表达式。 通过对多层波纹钢板隔振器进行动力学试验，研究了结构参数及所施加的 试验量级对其隔振特性的影响。隔振器的动态试验分为正弦扫频和随机激励试 验，通过正弦扫频试验获得了隔振器的频响曲线，求得了隔振器在正弦加速度 激励下的共振频率和传递率；通过随机振动试验得到了隔振器的功率谱密度曲 线，求得了隔振器的均方根加速度响应、隔振效率以及随机振动下的共振频率 等。动态实验分析了各影响参数下隔振器的动力学特性。 利用有限元对不同结构参数的多层波纹钢板隔振器的力学性能进行了静力 学仿真、瞬态仿真、模态仿真以及谐响应仿真。静力学仿真分析了隔振器的静 力学特性，研究隔振器的静刚度以及等效应力、应变图；瞬态动力学仿真分析 了隔振器在随时间变化的载荷作用下的响应，得到了隔振器的能耗系数以及钢 板层与层之间的接触状态等；模态仿真分析了隔振器的固有频率及其所对应的 振型；谐响应仿真分析了隔振器在正弦激励下的响应，确定了峰值响应。将仿 真分析结果与试验数据相对比，得到较好的一致性，为多层波纹钢板隔振器在 船舶动力系统中的应用提供了依据。 关键词：波纹钢板隔振器；力学性能；动静态实验研究；仿真分析 I - Abstract Research have shown that the hull vibration is one of the prime reasons which cause the failure of the ship parts, and the influence of the power system on the hull is most pronounced, therefore, it is particularly urgent to control the vibration of the power system. Multilayer corrugated steel isolator, which is based on the dry friction damping theory and have the advantages of simple structure, relatively lower vibration transmissibility, preferable environment adaptability and the significant damping effect, is suitable for s