非线性隔振系统振动功率流特性研究

The vibration power flow analysis approach has become an effective tool to analyse the dynamic characteristics of complex structures. It has been extensively used to reveal and characterise the dynamic behaviour of linear vibration isolation systems. However, effective vibration power flow analysis methods for nonlinear vibration isolation systems are very limited and their power flow behaviour has been largely unexplored. In view of this, the current project develops analytical, semi-analytical and numerical power flow analysis methods for nonlinear vibration isolation systems to investigate the power flow behaviour corresponding to different types of motions. The project will employ energy-based physical quantities to investigate the vibration power flow characteristics of nonlinear vibration isolation systems with nonlinear damping, nonlinear stiffness or other types of nonlinearities. The project also seeks to compare the power flow behaviour of nonlinear vibration isolation systems to that of linear systems so as to clarify the effects of different types of nonlinearities on power flow behaviour. This project will investigate and reveal nonlinear phenomena such as bifurcation and chaos from a perspective of vibration power flows to discover new nonlinear power flow phenomenon and to clarify the fundamental principles governing power input, dissipation and transmission. The research outcomes are expected to provide guidelines for the design and analysis of vibration isolation systems, and thus are of important theoretical meaning and engineering values.

振动功率流分析作为复杂结构声振性能分析的有效工具，已经广泛用来揭示线性隔振系统的振动特性。然而针对非线性隔振系统的振动功率流分析方法以及其功率流特性的研究至今仍相当匮乏。本项目即以非线性隔振系统为研究对象，发展基于近似解析、半解析、数值连续与数值积分等的功率流分析方法，研究系统在不同运动状态下的功率流特性。对刚度非线性、阻尼非线性以及其组合非线性表征的隔振器，采用振动功率流相关物理量开展研究分析，揭示非线性参数及其不确定性与振动功率流响应的内在物理联系，并探讨与线性隔振系统功率流特性的区别与联系。运用振动功率流的观点揭示分叉与混沌等复杂非线性现象对应的振动功率流特性，以期阐明振动能量注入，耗散及传递机理。项目研究可进一步发展非线性系统功率流分析方法，也可从振动功率流角度指导非线性隔振系统的设计分析以及性能评估，因而具有重要的理论意义和工程应用价值。

振动功率流分析作为复杂结构及系统声振性能分析的有效工具，已经广泛用来揭示线性隔振系统的振动特性。非线性隔振器显示出一些优良特性，在工程以及科学研究中拥有良好的运用前景。关于非线性系统，尤其是非线性隔振系统振动功率流特性的研究工作尚待深入。本项目即以非线性振动系统为研究对象，发展基于近似解析、半解析、数值连续连续与数值积分等的功率流分析方法，研究系统在不同运动状态下的功率流特性。运用振动功率流的观点揭示分叉与混沌等复杂非线性现象对应的振动功率流特性，以期阐明振动能量注入，耗散及传递机理。..完成的研究内容为：（1）非线性系统振动功率流分析方法研究；（2）非线性系统（包括非光滑系统）振动功率流特性研究；（3）基于振动功率流的非线性隔振器分析设计。..获得的主要研究成果如下；（1）建立针对非线性系统的振动功率流分析框架；（2）发展了基于近似解析以及数值连续、数值积分的非线性系统振动功率流分析方法；（3）开展了含非线性交界面的耦合非线性系统功率流分析研究；（4）提出了新型的非线性隔器模型并进行性能评估；（5）探讨含双线性刚度与非对称阻尼的非线性系统功率流性能；（6）探讨了单自由度与多自由度碰撞振子系统的振动功率流特性；（6）培养在读博士生5人。..本项目是申请者课题组已有研究工作的完善、深入和发展，项目研究进一步发展了非线性系统功率流分析方法，也从振动功率流角度指导非线性隔振系统的设计分析以及性能评估，因而具有重要的理论意义和工程应用价值。