分布参数双层隔振系统建模及其振动传递特性

频 段极 易被 激发 ｌ ８ ］ 。因而 ， 相较 于单层 隔振 系统 ， 双 层 隔振 系统 中多 出 的 中 间质 量 结 构 同上 、 下 两层 隔
关 键 词 双 层 隔 振 ；中 间 质 量 ； 导 纳 矩 阵 ；分 布 参数 ； 驻 波 效 应
中图 分 类 号 ＴＢ５ ５；ＴＨｌ ３ ８
振 支承 以及 安装 基础结 构 问的耦 合振 动机 理更加 复
引 言
在 能源 日益 紧张 的 当今 ， 为 提高 能耗利 用效 率 ，
大 量轻 薄化 结构 广泛 应用 在车辆 、 舰船 、 航 空航 天器 中， 加之 动力 装置 的高速重 载化趋 势 ， 使得 安装 基础 的柔 性 特质 凸显 ， 由此 激 发 的基 础 结 构 高 频振 动 及
杂 。以往对 于双层 隔振 系统 的理 论分 析及试 验研 究 大多采 用近 似处 理 方法 ， 主要 表 现 在 外 扰激 励 仅 考
虑 垂 向力 ， 忽 视 力 矩 激 励 成 分 的影 响＿ ９ 。 忽 略 隔
振 器 的分布 参数 特性 ， 以复 刚度 弹 簧 模 型表 征 其 动 态特性 ［ １ １ － １ ４ ； 中 间质 量 考 虑 成 简 单 刚 体 结 构口 ］ ；
安装基 础认 为绝 对 刚性ｌ ９ 。尽 管 这些 近 似处 理 方
其 辐射 噪声 成为 亟待 解决 的工 程实 际 问题 。在 振动 控 制措 施 当 中 ， 最 常 用 的是 振动 隔离 技 术 ］ 。高 频 域 的隔振研 究 开 始 较 早 ， Ｕｎ ｇ ｅ ｒ 等 ］ 及 Ｓ ｎ ｏ ｗｄ ｏ ｎ ¨ ３ Ｊ 给 出了高频 隔振 设 计 应遵 循 的一 般 准则 ， 即 隔 振器
分 布参 数 双 层 隔振 系 统 建 模及 其振 动传 递 特 性
杨 明月 ， 孙玲玲 ， 王 晓 乐
（ 山东 大 学 高 效 洁 净 机 械 制 造 教 育 部 重 点 实 验 室 济 南 ， ２ ５ ０ ０ ６ １ ） 摘要 从 振 动 能 量 传 递 观 点 及 工程 实 际 隔振 设计 的 角 度 出 发 ， 建 立 了 中 间连 续 筏 体 和 中 间 分 散 质 量 两 类 双 层 隔 振
系 统 的 解 析 模 型 。考 虑 连 续筏 体 、 隔振器及安装基础 的分布参数 特性 ， 基 于 导 纳 矩 阵 理 论 对 两 类 双 层 隔 振 系统 的
动 态 特 性 传 递 方 程 进 行 了 理 论 推 导 。以 功率 流 为 价值 函 数 揭 示 了 系 统 振 动 传 递 机 理 并 阐述 了 实 际 双 层 隔 振 设 计 需 遵 循 的一 般 规 律 。实 例 研 究 表 明 ： 力 矩 激 励 在 隔振 系 统 能 量 传 输 中扮 演 着 重 要 角 色 ， 应 尽 量 减 少 力 矩 扰 动 带 来 的能量注入 ； 在 能耗 效 率 及 安 装 空 间允 许 条 件 下 ， 适 当放 大 中 间 质 量 可 获 得 更 佳 的 隔 振 效 果 ； 中间筏体 的柔性 、 隔 振 器 的 分 布 参 数 特 性 以 及 安 装 基 础 的 非 刚 性 因 素 使 得 中高 频 隔 振 性 能 恶 化 ， 采 用 中 间 分 散 质 量 方 案 可 有 效 避 免 筏 体柔性模态影响 ， 并 能显 著 降低 隔振 器 驻 波 同柔 性筏 体模 态 间 的耦 合 交 互 引 起 的 能 量 峰值 。
第 ３ ５卷 第 １ 期
２ ０ １ ５年 ２月
振动 、 测 试 与诊 断
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ。 Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ＆ Ｄｉ ａ ｇ ｅ ｂ ．２ Ｏ１ ５
影 响机理 。鉴 于 当前 双层 隔振 系统 建模分 析 的不健 全， 对双 层隔振 系统 进 行 完 备 的分 布 参 数 化 建模 十
分必 要 。 笔者 针对 工程 实际采 用 的两类 由多 向复合 扰 动 振源（ 包 含力 、 力矩 激励 ） 、 橡胶 隔振 器 、 中间 质量 （ 柔 性 连续筏 体或 分散 质量块 ） 、 弹性基 础结 构组 成 的双
波 效应 研究 方 面 ， 文献［ ４ — ５ ］ 将 橡 胶 隔振 器模 化 为分
布参数 的均直 杆结 构 ， 以 阐 述 隔 振 器 的 内 共 振 对 系
统功率 流 、 力传 递率 及辐 射声 功率 的影 响 。文献 ［ ６ — ７ ］ 分 别将 安装 基础 考虑 成分 布参 数的 梁 、 板类 结构 ， 探讨 了单 层 隔振 系统 中隔振 器驻 波效应 及基 础柔 性
的驻波 效 应 、 基 础 的模 态特 性 均需考 虑 ， 并指 出为提 升高频 隔 振效果 可 采取 双层 隔振措 施 。在隔 振器驻
法在 特定 条件下 就所 研究 对象 取得 了较 为满意 的结 果， 但 难 以精确 阐 明高 频 域 隔 振器 驻 波 效 应 与 中 间
质量 的柔 性 以及 安装 基础 弹性模 态 之间 的耦合 作用
层 被动 隔振 系统 ， 建 立 其 分 布 参数 分 析模 型 。基 于 导 纳矩 阵理论 推 导 总体 系 统 的 动态 特 性 传 递 方程 。 结 合实 例 ， 以功率 流 为 价值 函数 探讨 双 层 隔振 系 统 的振动 传递 机理 及 隔振 效果 。
对 系统传 递率 、 功 率流 特性 的影 响 。 双层 隔振 系统 的隔振效 果 主要取 决于插 入 的 中 间质 量大 小 。在 车船 等 运 载 工 具 内 ， 动力 装 置 连 同 辅 机设备 往 往通 过 隔振 支 承 安 装 在 大 型筏 体 上 ， 受 限于机组 维 度及 安 装 空 间 ， 筏 体 的柔 性 特质 在 中高