[发明专利]一种多子结构隔振系统的多坐标系解耦优化方法

权利要求书

1.一种多子结构隔振系统的多坐标系解耦优化方法，其特征在于，包括：

S1：对多子结构隔振系统进行前处理，确定多子结构隔振系统的惯性参数和隔振参数；其中，惯性参数包括质心位置、质量和转动惯量；隔振参数包括隔振器位置、刚度和安装角度；

S2：基于主要扰动子结构构建全局坐标系，基于全局坐标系通过矩阵化综合建模方法构建多子结构隔振系统的动力学模型；

S3：根据多坐标系解耦率计算方法对各隔振参数进行全局灵敏度分析，以确定主要隔振参数；

S4：当多子结构隔振系统主激励方向解耦率未达到预设解耦率时，在满足约束条件的前提下通过优化目标函数对各主要隔振参数进行优化设计；

S5：优化后将各主要隔振参数转化为隔振器结构参数，通过隔振器结构参数对隔振器进行设计。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述转动惯量表示子结构m_i在自身惯性坐标系O_i-u_iv_iw_i下各惯性主轴u_i、v_i、w_i方向的转动惯量J_ui、J_vi、J_wi；其中，i＝1,2,3,...,n。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述全局坐标系以主要扰动子结构的变化中心为坐标原点，以扰动力方向或扰动力矩轴向为x轴，以扰动力最小方向或扰动力矩最小方向的轴向为y轴，z轴则垂直于xy平面。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述矩阵化综合建模方法包括：

对子结构m_i在其自身惯性坐标系O_i-u_iv_iw_i下的质量矩阵及第j个隔振器在其自身弹性主轴坐标系O_ij-p_jq_jr_j下的刚度矩阵进行推导；其中，j＝1,2,3,...,N'；

将各子结构的质量矩阵和刚度矩阵转换到全局坐标系下；

根据各子结构之间的连接关系，结合各子结构矩阵得到整体质量矩阵和整体刚度矩阵，所述整体质量矩阵和所述整体刚度矩阵构成多子结构隔振系统的动力学模型。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多坐标系解耦率计算方法包括：

根据所述动力学模型对全局坐标系下多子结构隔振系统各阶模态频率和模态振型进行求解；

以各子结构质心为坐标原点建立各子结构自身的质心坐标系，该质心坐标系的坐标轴与全局坐标系对应平行，通过坐标变换将全局坐标系下的模态振型转换为各质心坐标系下的模态振型；

计算变换后模态振型的模态解耦率，该模态解耦率即为多坐标系解耦率。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S4中，所述优化目标函数表示为：

其中，J表示优化目标，t表示固有频率阶数，α_t表示各阶模态解耦率权重，T_t(k)表示第t阶模态对应的主要振动方向的能量占比，k表示待优化的主要隔振参数；每个子结构的自由度为6。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优化目标函数的约束条件包括隔振器静态支撑约束、系统固有频率约束和隔振器结构形式约束。