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阻尼介质刚度-黏滞消能减振技术原理应用

时间:2023-10-07 理论教育 版权反馈
【摘要】:黏滞阻尼器在常规工作条件下,阻尼介质作用的压强一般小于30MPa。因此,阻尼器在正常工作时,纯阻尼介质所产生的弹性变形较小,可以近似将其作为不可压缩流体考虑。尽管阻尼器在制作过程中,采取多种措施以尽量降低阻尼介质中混入气体的数量,但是,仍旧会有少量的气体掺杂其中。根据Km—p的拟合计算公式,再结合式,即可将缸筒内的混气阻尼介质模拟为“液压弹簧”进行分析,以考虑工作介质的压缩性对阻尼器力学性能的影响。

阻尼介质刚度-黏滞消能减振技术原理应用

在变动压强作用下,混气介质可压缩性的作用类似于一根“液压弹簧”,即当压强升高时,阻尼介质体积减小;而压强降低时,阻尼介质的体积相应增大。假设作用于封闭液体上的外力发生变化时,如果液体的承压面积A保持不变,则液柱的长度将产生变化。在这一过程中,作用于液体的压强变化量为

液体体积相应的变化为

由式(6-29)、式(6-30),并根据液体体积弹性模量的定义,可得

如果假定Ke为封闭液体的刚度,即“液压弹簧”的刚度,则有

值得注意的是,由于混气阻尼介质的体积弹性模量Km并非一个常量,而是随作用压强的变化而变化,所以“液压弹簧”的刚度Ke也是一个关于压强p的函数。

黏滞阻尼器在常规工作条件下,阻尼介质作用的压强一般小于30MPa。在0.1~30MPa的压强变化范围内,对于纯阻尼介质,其体积弹性模量K相对于1.3×104MPa的标准,随压强变化而上下波动的范围在2%以内(参见图6-3中的K—p拟合公式),可以看作常量。因此,阻尼器在正常工作时,纯阻尼介质所产生的弹性变形较小,可以近似将其作为不可压缩流体考虑。(www.xing528.com)

对于混有空气的阻尼介质,其可压缩性与混入的气体量以及外界作用压强的大小相关。尽管阻尼器在制作过程中,采取多种措施以尽量降低阻尼介质中混入气体的数量,但是,仍旧会有少量的气体掺杂其中。现假定阻尼介质中混有0.5%的气体,根据图6-5可以看到,以10MPa压强为界,其体积弹性模量Km与压强p大致呈双线性关系。所以,根据式(6-28)计算得到的数据,可以拟合出在黏滞阻尼器工作压力范围内,混气0.5%阻尼介质体积弹性模量Km随压强p变化的计算公式(参见图6-5)。

但是,由图6-4可以发现,随着阻尼介质中混入气体数量的增加(5%及以上),Km—p的变化规律逐渐不适于用双线性关系来模拟。为便于应用并且能够保证数值分析的精度,经过不同拟合方案的分析和比较,最后采用对数关系模型进行数据拟合(拟合公式及拟合曲线参见图6-6)。

根据Km—p的拟合计算公式,再结合式(6-32),即可将缸筒内的混气阻尼介质模拟为“液压弹簧”进行分析,以考虑工作介质的压缩性对阻尼器力学性能的影响。

图6-5 混气介质(0.5%)Km—p拟合公式

图6-6 混气介质(5%)Km—p拟合公式

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