变质量动力吸振器瞬态过程仿真方法技术

本发明专利技术提供了一种变质量动力吸振器瞬态过程仿真方法，根据变质量动力吸振器得到质量改变的t时刻的初始参数，计算t时刻的初始加速度向量，给出积分步长Δt和β、γ，并计算积分常数，计算等效刚度矩阵，计算t+Δt时刻的有效荷载向量，计算t+Δt时刻的位移向量，计算t+Δt时刻的加速度向量和速度向量，吸振器质量m2+mv(t)突变为m2+mv(t+Δt)，位移向量、速度向量和加速度向量分别进行修正，最终求出系统任意时刻的位移向量、速度向量和加速度向量。应用本发明专利技术所提的仿真方法在质量变化过程中考虑到动量守恒定律，使变质量过程符合自然规律。该仿真方法误差度可信，通过下述的仿真与实验对比可得：吸振器质量减小后主系统振动下降的百分比两者相差7%。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种，根据变质量动力吸振器得到质量改变的t时刻的初始参数，计算t时刻的初始加速度向量，给出积分步长Δt和β、γ，并计算积分常数，计算等效刚度矩阵，计算t+Δt时刻的有效荷载向量，计算t+Δt时刻的位移向量，计算t+Δt时刻的加速度向量和速度向量，吸振器质量m2+mv(t)突变为m2+mv(t+Δt)，位移向量、速度向量和加速度向量分别进行修正，最终求出系统任意时刻的位移向量、速度向量和加速度向量。应用本专利技术所提的仿真方法在质量变化过程中考虑到动量守恒定律，使变质量过程符合自然规律。该仿真方法误差度可信，通过下述的仿真与实验对比可得：吸振器质量减小后主系统振动下降的百分比两者相差7%。【专利说明】
本专利技术属于振动仿真领域，涉及变质量动力吸振器，具体涉及。
技术介绍
在工程应用中，大多数振动是有害的。因此减振技术是振动力学研究的重要内容之一。动力吸振是一种常用的振动控制方法。传统的动力吸振器(dynamic vibrationabsorber, DVA)由质量、刚度、阻尼单元构成，安装在主系统上。通过合理设计动力吸振器参数，使其固有频率等于激振力频率，则可以显著地降低主系统振动。动力吸振器由于结构简单、性能稳定和成本低廉，在机械系统、工程结构、建筑及桥梁的振动控制中得到了广泛应用。但是当外界激振力频率发生改变时，吸振器的减振效果会由于失谐而急剧变差。自适应动力吸振器(adaptivedynamic vibration absorber, ADVA)可以通过改变自身参数(如刚度、阻尼)来调节吸振器固有频率，实现对外界激振力频率的追踪，其更适用于抑制频率变化的激振力引起的振动，相对于主动式动力吸振器来说具有耗能少、稳定性好、控制简单等优点，因而得到了广泛的研究。到目前为止，国内外学者设计的自适应动力吸振器绝大部分都是基于刚度或阻尼调节，中国专利技术专利“一种固有频率可调的吸振装置及具有该吸振装置的发动机”(公布号:CN101639109A)公开了了一种新的基于质量调节的动力吸振器，该吸振器以一个液体箱作为变质量单元，通过调节箱中液体的体积改变吸振器质量，进而改变吸振器固有频率。图1为变质量动力吸振器振动模型，其中HipCpk1分别代表主系统的质量、阻尼和刚度，m2、mv、c2, k2分别代表吸振器的固定质量、可变质量、阻尼和刚度，F0Sin(Qt)代 表外界激励力，吸振器可变质量mv可在O到mvmax范围内变化。根据振动力学基本理论，变质量动力吸振器固有频率为:【权利要求】1.一种，其特征在于:该方法具体包括以下步骤: 步骤一，根据变质量动力吸振器得到质量改变的t时刻主系统和吸振器系统的初始质量矩阵 【文档编号】F16F15/04GK103851125SQ201410048496【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年2月12日 优先权日:2014年2月12日 【专利技术者】高强, 赵艳青, 宋伟志 申请人:长安大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变质量动力吸振器瞬态过程仿真方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：步骤一，根据变质量动力吸振器得到质量改变的t时刻主系统和吸振器系统的初始质量矩阵[M]t=m100m2+mv,]]>初始阻尼矩阵[C]=c1+c2-c2-c2c2]]>和初始刚度矩阵[K]=k1+k2-k2-k2k2;]]>式中：m1表示主系统的质量，c1表示主系统的阻尼，k1表示主系统的刚度；m2表示吸振器的固定质量，mv表示吸振器的可变质量，c2表示吸振器的阻尼、k2表示吸振器的刚度；步骤二，根据变质量动力吸振器得到质量改变的t时刻主系统和吸振器系统的初始荷载向量{F}t=F0sin(ωt)0,]]>初始位移向量{X}t=x1x2]]>和初始速度向量{X}·t=x·1x·2;]]>式中：F0sin(ωt)表示外界激励力，x1表示主系统的初始位移，x2表示吸振器的初始位移，表示主系统的初始速度，表示吸振器的初始速度；步骤三，计算t时刻的初始加速度向量[M]t{X}··t={F}t-[C]{X}·t-[K]{X}··t]]>步骤四，给出积分步长Δt和β、γ，并计算积分常数：α0=1γΔt2,α1=βγΔt,α2=1γΔt,α3=12γ-1,]]>α4=βγ-1,α5=Δt2(βγ-2),α6=Δt(1-β),α7=βΔt;]]>式中：Δt=0.001s,β=14,γ=12;]]>步骤五，计算等效刚度矩阵[K]‾t=[K]+α0[M]t+α1[C];]]>步骤六，计算t+Δt时刻的有效荷载向量：{F}‾={F}t+Δt+[M]t(1γΔt2{X}t+1γΔt{X}·t+(12γ-1){X}··t)+[C](βγΔt{X}t+(βγ-1){X}·t+(β2γ-1)Δt{X}··t)]]>步骤七，计算t+Δt时刻的位移向量：步骤八，计算t+Δt时刻的加速度向量和速度向量：{X}··t+Δt=α0({X}t+Δt-{X}t)-α2{X}·t-α3{X}··t]]>{X}·t+Δt={X}·t+α6{X}··t+α7{X}··t+Δt]]>步骤九，吸振器质量m2+mv(t)突变为m2+mv(t+Δt)，位移向量、速度向量和加速度向量分别按照以下方法修正：（1）吸振器质量突变后的位移不变，（2）吸振器质量突变后的速度式中：m2b表示动力吸振器质量突变前的质量；m2a表示动力吸振器质量突变后的质量；表示动力吸振器质量突变前的速度；表示动力吸振器质量突变后的速度；（3）吸振器质量突变后的加速度：x··2a=-c2(x·2a-x·1)-k2(x2-x1)m2a]]>式中：表示主系统的速度；（3）由于吸振器阻尼c2的存在，其速度突变将引起主系统加速度突变，吸振器质量突变后的主系统加速度可以根据下式来计算：x··1a=F0sin(ωt)-c2(x·1-x·2a)-c1x·1-k2(x1-x2)-k1x1m1]]>最后得到t+Δt时刻的位移向量、速度向量和加速度向量如下式所示：[M]t+Δt=m100m2+mv(t+Δt)]]>{X}t+Δt=[K]‾t-1{F}‾]]>{X}&Ce...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，赵艳青，宋伟志，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61