球型钢丝绳隔振器动力学特性研究

球型钢丝绳隔振器动力学特性研究
a）条型钢丝绳隔振器 b）拱型钢丝绳隔振器
c）蝶型钢丝绳隔振器 d）球型钢丝绳隔振器
图1 钢丝绳隔振器
a）拉压方向实验装置图 b）横滚方向实验装置图
图2 实验装置图
且考虑到实验过程中初始周期会存在一定误差，为了后续参数识别过程中得到更准确的实验数据，应使一个实验过程进行多个周期实验，取稳定周期的数据。

图4是激励幅值为3mm时，激励频率为1～6Hz
谐激励下的动态循环实验迟滞环和加载速度为8mm/min
图3 拉压方向不同激励频率的迟滞环
3、4可知，在所求激励频率段，频率对迟滞环影响极小，准静态实验迟滞环和动态实验迟滞环的误差同样极小，可知在进行动态实验时，可直接选用准静态实验数据进行代替，准静态实验能够避免由于动态实验产生的噪声影响，使实验数据更加精确、可靠，这与以往对其他钢丝绳隔振器的研究成果一致。

图4 横滚方向不同激励频率的迟滞环
图5 拉压方向不同激励幅值的迟滞环
图6 横滚方向不同激励幅值的迟滞环
5、图6分别表示激励幅值范围为1～
拉压方向的非对称迟滞环和横滚方向的对称迟滞环。

由两图可知，球型钢丝绳隔振器迟滞环大小与激励幅值有着较大相关性，激励幅值越大迟滞环的面积越大，球型钢丝绳隔振器耗散的能量也就越多。

在拉压方向存在明显的软硬化特性，在拉伸方向存在明显的硬化刚度，在压缩方向存在明显的软化刚度。

且在拉压方向，迟滞环的形状为非对称的，表现出较强的非线性，在横滚方向由于球型钢丝绳隔振器结构的对称性，其迟滞环在进行周期运动时，其迟滞环表现出对称现象。

球型钢丝绳隔振器机理研究
隔振系统的幅频特性曲线
线性隔振系统理论已经成熟，在机械工程等领域应用广泛，基础激励的线性隔振系统如图7所示，
图7 线性隔振系统
为直角坐标系的坐标轴，设基座和设备在静止状态时的位置为原点，设向上为正，其运动微分方
)()0k x y +−= 为刚度系数，c 为阻尼系数，为响应位移。

两边同时除以m 22
2n n n x y y ωξωω=+ （2）
设基础的运动由下式给出：
利用复数形式表示基础的位移y 与线性隔振系统中设备的强迫振动响应位移x ：
图8 幅频特性曲线
8可知，当增大系统中的线性阻尼可以降低共这直接影响了线性隔振系统在隔振区隔振效果，
通过改变迟滞因子n z 中未知参数α、β、n 分析未知参数对迟滞模型的影响。

如图10所示。

a 参数α和β对迟滞环的影响
b 参数n 对迟滞环的影响
图10 迟滞因子中未知参数对迟滞环的影响
由图12a 可知，当n 一定时，α和β共同影响迟滞环两端刚度；由图12 b 可知，当α和β一定时，n 不仅会影响迟滞环两端刚度，还会影响迟滞环光滑度，当
0n =时，式（15）可简化为双线性迟滞曲线。

由于α和β共同影响迟滞环两端刚度，为了优化迟滞因子n z ，
分别选对迟滞因子影响较小的α和β为定值。

当α为定值，为方便计算令1α=，式（15）可改为：
()(){1[sgn(())sgn(())1]}n
n n n z t x
t x t z t z ββ=−−+ （16）β器的能量耗散，面积越大，耗散能量越多，为定量分析式数值计算迟滞环与实验迟滞环的误差，对不同激励位移下迟滞环面积积分求解，结果如表2。

2 1α=时实验迟滞环和仿真迟滞环的面积
激励幅值实验数据仿真数据73.187974.37857.27754.90338.3852
33.6946
引入相对误差公式：
)100%m m
m ∗∗
−=× 图9 Simulink 建立的改进的Bouc-Wen 模型
图11 数值仿真迟滞环与实验迟滞环
浅谈新建铁路专用线引起的通信机房搬迁方案设计。