随机激励下新型滚珠式动力吸振器的参数优化

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新型滚珠式动力吸振器不需要外部动力源,不仅可以多方向吸振,还可以克服吸振系统所受外部激励幅值对吸振器固有频率的影响,在减弱外部激励所引起的强迫振动时有明显优势,因此在实际工程和科研领域有广泛应用。其设计参数直接影响主系统的吸振效果,对新型滚珠式动力吸振器进行参数优化设计,可以使吸振器的吸振效果达到最优。吸振器外部所受激励根据有无确定的函数关系,分为简谐激励和随机激励。由于实际工况中,机械设备和工程结构受到的外部激励多为随机激励,因此对新型滚珠式动力吸振器在随机激励下进行参数优化,对动力吸振器的发展有一定的实际意义。本文针对外部激励为随机激励的新型滚珠式动力吸振器的参数优化问题进行了研究,主要内容包括:(1)讨论了随机振动的基础理论和方法,如典型的随机过程、平稳过程通过线性系统的分析、单自由度系统对随机激励的响应等,为后续随机激励下的吸振系统的分析提供了基础。(2)讨论了常用的优化方法,如解析法、迭代法、智能优化算法,选取经典算法牛顿迭代法和粒子群优化算法,学习了它们的基本原理和优化流程,为后续选择和合适的优化算法提供了参考。(3)介绍了新型滚珠式动力吸振器的吸振原理,得到吸振系统的运动方程式。外部激励为简谐激励时,选择主系统振幅最大值最小化作为优化目标,忽略主系统阻尼,分析吸振滚珠各个参数对主系统振幅的影响,通过两定点定理得到参数的最优解析解,利用龙格库塔法进行数值模拟。考虑主系统阻尼,利用粒子群优化算法得到参数的最优数值解,分析主系统阻尼对优化参数和吸振效果的影响。(4)将动力吸振器外部激励看作理想白噪声,选择吸振系统能量最小作为优化目标,当不考虑主系统阻尼时,根据极值的数学思想得到吸振滚珠各个参数的最优解析解,并与简谐激励下最优解析解的吸振效果进行分析比较。主系统有阻尼时,利用牛顿迭代法求解吸振滚珠各个参数的最优数值解,与简谐激励下最优数值解的吸振效果进行分析比较,分析主系统阻尼对吸振系统吸振效果的影响。
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