[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

说明书

本发明公开了一种多子结构隔振系统的多坐标系解耦优化方法，涉及隔振技术领域，解决了多子结构隔振系统建模较慢、通用性不强且优化效率较低的技术问题，其技术方案要点是确定多子结构隔振系统的惯性参数及隔振参数；以主扰动子结构质心为坐标原点建立全局坐标系，通过矩阵化综合建模方法建立动力学模型；根据提出的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，确定主要隔振参数；当主激励方向解耦率达不到预设解耦标准时，设置优化目标函数，对主要隔振参数进行优化设计；将优化后各隔振参数转化为具体隔振器参数。本发明具有建模快、通用性强、优化效率高等优点，能够在工程实际中快速确定隔振系统的隔振器设置方案。

技术领域

本申请涉及隔振技术领域，尤其涉及一种多子结构隔振系统的多坐标系解耦优化方法。

背景技术

传统的单层隔振技术为了达到较好的隔振效果通常需要较低的连接刚度，这将造成静态承载能力与隔振效果的矛盾。多级隔振应运而生，其中双层隔振应用最为广泛。双层隔振在单层隔振之间插入中间质量增大振动能量在振动传递路径上的消耗，从而能够以较大的连接刚度获得较好的隔振效果。而在实际工程中，双层隔振系统常包含多个弹性或刚性连接的附属设备，构成多子结构隔振系统。

模态解耦率是从能量角度对隔振性能的一种评价标准，理论上系统沿某方向的解耦率达到100％则表明该方向的激振力仅激励起该方向的振动。对隔振系统进行解耦优化设计，能够减少系统各个方向的振动耦合，提升系统隔振性能。

目前工程上对于多子结构隔振系统仍多采用分级设计，而忽略各子结构之间的耦合作用；对于多子结构隔振系统的建模方法尚未统一；对于多子结构隔振系统的解耦研究，目前多数学者仍采用传统的单坐标系解耦方法，其固有的部分惯性耦合会对解耦优化结果产生较大不利影响。针对上述现存问题，急需一种多子结构隔振系统的多坐标系解耦优化方法。

发明内容

本申请提供了一种多子结构隔振系统的多坐标系解耦优化方法，其技术目的是实现对多子结构隔振系统的高效、快速、通用建模与解耦优化，提升工程实际中确定隔振系统隔振器设置方案的效率。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种多子结构隔振系统的多坐标系解耦优化方法，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避免激励耦合的全局坐标系，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，以确定对解耦率影响较大的主要隔振参数；

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。

进一步地，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。

进一步地，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，能够避免动力学模型中各方向激励之间发生耦合。