波纹管式液固混合介质隔振器是一类主要用于低频重载动力机械隔振的非线性隔振装置,由波纹管弹性单元体和油液工作介质混合密封于多层波纹管容器组成。目前,在隔振工程领域,低频重载隔振仍是研究难点与焦点问题之一,现有被动隔振技术主要在承载能力、低频隔振、疲劳寿命和气密性等方面存在诸多不足,无法满足日益严苛的隔振需求。波纹管式液固混合介质隔振器的提出可提升现有隔振技术的承载能力与低频隔振性能,在舰船、重型车辆、轨道交通的隔振与潜艇水声辐射的线谱隔离等方面颇具应用前景。波纹管式液固混合介质隔振器具有分段非线性的刚度特征,以这类隔振器为核心组成的隔振系统本质上属非光滑动力学系统,除具有传统光滑隔振系统的动力学特性外(如主共振幅值跳跃),还具备特有的非光滑动力学行为(如擦边失稳),因此其动力学行为的理论分析较为复杂;而在工程意义上,人们主要关心的问题是:如何利用这些非线性动力学行为来提升隔振性能,以及如何屏蔽不利动力学现象的影响。因此,本文以波纹管式混合介质隔振系统为对象,利用非线性动力学理论与方法研究其动力学行为与设计方法,并结合低频隔振与主动隔振开展相关动力学分析与设计工作。主要研究内容和学术贡献如下:1.建立波纹管式混合介质隔振器的弹性力学模型并导出其刚度特性。首先,基于曲梁和板壳模型两种弹性力学模型,分别推导了弹性单元体在外部油液压力与内部气体压力作用下的轴向变形规律;其次,考虑波纹管结构的几何非线性,基于圆环板的大挠度卡门方程与圆环壳的线性控制方程,通过参数摄动法推导了单元体在外部油液压力作用下的非线性刚度;最后基于单元体的压力刚度,推导了隔振器的轴向刚度特性。研究结果表明:液固混合介质隔振器具有分段线性-非线性的刚度特性,并得到了准静态试验验证,而单元体数量与波纹管结构参数可以有效地调整隔振器的刚度及其不连续点的位置。这部分研究内容为隔振器的刚度设计提供了理论依据。2.利用非光滑动力学理论研究波纹管式液固混合介质隔振系统的响应与稳定性。对于轨线与位移分界面横截情形,首先利用接缝法求解系统的单穿越周期n运动响应;继而基于定相位Poincaré截面,引入不连续映射建立横截轨道的频闪映射,随之基于分界面Poincaré截面及其辅助截面,分段构建了横截轨道邻域内的Poincaré映射并导出了其Jacobi矩阵。针对轨线与分界面擦边情形,类似地,通过引入不连续映射构造了周期轨道的Poincaré映射并导出了擦边分岔的规范型。这部分研究为隔振器的动力学设计提供了理论基础。3.研究波纹管式液固混合介质隔振器的非线性动力学设计方法。针对主共振幅值跳跃现象,首先利用奇异性理论对主共振幅频曲线的分岔进行了分类,发现幅值跳跃可由鞍结分岔或者非光滑诱导的擦边分岔所导致,而幅频曲线上的尖角为系统发生了擦边分岔的特征;进而依据频响曲线的拓扑特征给出了避免跳跃发生的参数设计方法,研究结果表明,增大单元体数量可避免分段非线性因素带来的跳跃冲击。针对隔振有效区内的倍周期分岔行为,通过周期轨道Poincaré映射的Jacobi矩阵的特征值分析给出了抑制倍周期分岔产生的参数条件,研究结果表明,增大系统阻尼可以有效抑制倍周期分岔的产生。4.研究柔性基础上波纹管液固混合介质隔振器的隔振性能,并提出提升其低频隔振性能的高静态低动态刚度隔振设计方案。针对运动轨线未穿过分界面的小振幅振动情形,实测了隔振器在柔性基础试验平台上的能量传递率,并通过实测振级落差分析了激振环境与隔振器参数对隔振性能的影响;在大振幅情况下,主要给出主共振区的隔振设计原则,并理论了分析隔振器参数对隔振性能的影响。最后,给出了一种悬置式波纹管液固混合介质隔振设计方案,该方案具备高静态低动态刚度特性。比对结果显示,悬置式隔振器可使显著提升低频隔振性能,若设计合理,甚至可实现小于2Hz的低频隔振。5.将主动隔振与波纹管式液固混合介质隔振技术结合,提出基于时滞立方非线性速度反馈的主动隔振方法。首先采用多尺度法对受控系统进行了主共振分析,考察了时滞对主共振响应及其稳定性的影响,发现在一定时滞范围内,立方非线性速度反馈不仅起到调节阻尼的作用,还可调节系统刚度;继而通过数值仿真讨论了反馈参数对隔振效果的影响,研究结果表明立方非线性速度反馈控制能够有效控制共振区的响应及改善隔振效果,同时不影响高频区的隔振;而后主要从系统稳定性角度给出了反馈参数的设计方法。