钢丝绳减振器准静态非对称迟滞模型参数识别

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170 钢丝绳减振器准静态非对称迟滞模型参数识别 2013年 l0月文章编号：1006—1355(2013)05-0170—03钢丝绳减振器准静态非对称迟滞模型参数识别周相荣 ，温建明(1．上海船舶设备研究所，上海 200031；2．同济大学 航空航天与力学学院，上海 200092)摘 要：由于钢丝问存在着干摩擦作用，钢丝绳减振器具有明显的非线性迟滞阻尼。现有文献中钢丝绳减振器迟滞模型的参数识别大都是基于初始零变形情况下给出的。实际上，在隔振系统中减振器是在承载作用下，此时已有一一定的初始变形。钢丝绳减振器具有强非线性，相对于不同初始变形的迟滞 曲线中的参数是不同的。为此，基于钢丝绳减振器额定荷载下的实验迟滞曲线，考虑高阶刚度和可能出现的多种阻尼成分，通过参数识别给出钢丝绳减振器额定荷载下的准静态非对称迟滞模型。结果表明：理论回线与试验回线吻合，该模型能很好地反映钢丝绳减振器的准静态非线性刚度和阻尼特性。

关键词：振动与波；钢丝绳减振器；准静态；非对称迟滞模型；参数识别中图分类号：032；TH703．63 文献标识码：A DOI编码：10．3969／j．issn．1006—1335．20l3．05．037Parameter Identifcation of Quasi—static Asymmetric HysteresisModel for Wire-rope IsolatorsZHOU Xiang-rong ，WEN Jian-ming(1．Shanghai Marine Equipment Research Institute，Shanghai 20003 1，China；2．School ofAerospace Engineering and Applied Mechanics，Tongji University,Shanghai 200092，China)Abstract：The wire—rope isolator has obvious nonlinear hysteretic characteristics because of the dry friction among thewires．In the literatures，most of the parameter identifcation of hysteresis model was based on the initial deformation—freeassumption．In fact，there must exist some initial deformations in the wire—rope isolator since it is loaded．Due to the strongnonlinearity of the wire—rope isolator,its hysteresis parameters depend on initial deform ations．In this paper,according to theexperimental hysteresis curve of the isolator with rated load，and considering the high-order stiffness and the varyingdamping，a quasi—static asymmetrical hysteresis model was presented through the parameter identification．The results showthat the hysteresis of the theoretical model is in consistent with that from the experiment．Therefore，the model can welreflect the quasi—static non—linear stifness and damping characteristics of wire—rope isolators.

Key Wol'ds ：vibration and wave ；wire rope isolator；quasi—static ；asymmetric hysteresis model；parameteridentifcation钢丝绳减振器是一种典型的干摩擦阻尼减振器，实验和理论分析已表明在舰船设备中得到了广泛的应用 ，其隔振抗冲的能力优于橡胶隔振器。

由于钢丝问存在着干摩擦作用，钢丝绳减振器具有明显的非线性迟滞阻尼特性 口，4]o舰船隔振主要是收稿 日期：2012—12．21修改稿 日期：2013-O1—13项目基金：中央高校基本科研业务费专项资金(同济大学)作者简介：周相荣(1971 )，男，博士，安徽马鞍山，从事设备减振降噪抗冲击技术研究及产品开发。

E—mail：zhouzxr###1 63．corn进行垂向隔振，垂向是钢丝绳减振器的主要承载方向，与其它方向相比，这一方向的迟滞特性更为人们所关注 ]。试验表明，钢丝绳减振器垂向迟滞特性曲线与变形大小密切相关：在小变形下，它是对称的双线性迟滞曲线，而在大变形情况下，它却变为非对称迟滞曲线。目前，对于钢丝绳减振器的试验曲线大都是基于初始变形为零，而实际振动系统中，减振器都是在承载情况下发生振动。因此，无论是小变形还是大变形，迟滞曲线都为非对称。由于钢丝绳减振器具有强非线性，相对于不同初始变形的迟滞曲线中的参数是不同的。本文基于钢丝绳减振器额172 钢丝绳减振器准静态非对称迟滞模型参数识别 2013年 10月h=37．969 7 一62．3569 一4．6644莺+184．4896k。=170．162 8 一418．871 5 一59．318 9莺+634．334 8=90．535 一100．841 4 一505．308 2 +675．204 8，=22．493 1 +12．319 0 。一298．752 8 +370．641 7b=1．001在得到非线性弹性力参数后，将总荷载减去非线性弹性力，即为非线性阻尼力，这时发现非线性阻尼力与位移的关系为非对称的类椭圆，呈现出类似迟滞动态阻尼的特性，因此采用位移和速度的关系重构非线性阻尼力 一 为Fz(x)=C(√A 一 )sgn(2) (3)式中 C为阻尼函数，m为阻尼成分函数，A为运动幅值，这些参数均和速度有关。

通过参数识别得到参数如下C=10．3612 一2．751 72 一115．616 8 +268．541 3A=一0．332 9 +1．023 1 一0．304 2莺+0．8120，n=一0．164 5 。+0．804 一0
．783 6莺+0．646 5为了验证拟合结果的正确性，利用以上计算获得的数学模型进行重构，并与试验结果比较，如图3所示。

从图3中可以看到，采用上述非对称迟滞模型，在不同的加载速度下试验结果和模型计算结果都很吻合，说明了该模型可以很好地描述钢丝绳减振器的在额定荷载作用下的力与位移的关系。

3 结 语提出的非对称迟滞模型能很好地描述钢丝绳减振器的在额定荷载作用下的力与位移之间的关系。

该模型不仅反映了钢丝绳减振器中的非线性力，而且包含了非线性阻尼力，同时反映了准静态的速度的影响，能全面地展示钢丝绳减振器在额定荷载作用下的非线性迟滞特性。

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4002000．200． 4001．5 ．1 —0．5 O O．5x／mm(a)加载速度为2 mm／min4002000．200． 400400200琵 0． 200400． 1．5 ．1 -0．5 0 0．5x／mm(b)加载速度为20 mm／min． 2 ．1．5 ．1 ．0．5 O O．5X／m m (C)加载速度为50 mm／min图 3模型与试验的对比Fig．3 Comparison of model and experiment[6]Y Q．Ni，J．M．Ko，C．W Wong，et a1．Modeling andidentifcation of a wire—cable vibration isolator via a cyclicloading test[J]． 1'roe~ of the institution ofmeela~ cal ef喀 ∞ ，1999，213(13)：163—182.

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