Содержание к диссертации
Стр.
Введение . б
Глава I. Современное состояние проблемы II
Глава 2. Установившиеся режимы движения систем с конечным числом степеней свободы, оборудованных ударными гасителями колебаний различных типов. Использование стереомеханической теории удара . . 41
2.1. Периодические режимы движения одномассовой си
стемы с ударным гасителем колебаний 43
Несимметричный режим движения с одним соударением за период воздействия 43
Основные режимы движения системы, снабженной ударным гасителем колебаний двустороннего действия 51
Периодические колебания в системе с ударным гасителем при произвольном числе соударений ... 58
Способ построения периодических режимов движения систем с несколькими степенями свободы при наличии соударений масс 61
Установившиеся колебания многомассовой системы
с ударными гасителями 74
Глава 3. Оценка эффективности и оптимальные параметры
ударных гасителей колебаний с различными вида
ми сопротивлений при гармонической нагрузке. ... 82
3.1. Установившиеся режимы колебаний одномассовой
системы с ударным гасителем при гармонической
нагрузке 84
Ударный гаситель колебаний одностороннего действия без демпфирования 88
Ударный гаситель колебаний с вязким трением . . 100
Ударный гаситель колебаний с частотно -независимым трением (ЧНТ) 107
Глава 4. Исследование эффективности и оптимальные
параметры ударных гасителей колебаний при
импульсивных воздействиях 117
Установившиеся колебания системы с одной степенью свободы с присоединенным ударным гасителем при действии на защищаемый объект периодической последовательности мгновенных импульсов 119
Оптимальные параметры и эффективность ударного гасителя колебаний, соединенного с защищаемым объектом упругой связью 125
Об эффективности ударного гасителя колебаний, соединенного упругой связью с основанием,при действии периодических импульсов 135
Колебания одномассовой системы с ударным гасителем при импульсивном воздействии на поддерживающую массивную конструкцию 141
Глава 5. Биброзащита фундаментов машин с помощью удар
ных гасителей колебаний 155
Поступательные колебания фундаментов, оборудованных ударными гасителями, при гармонических воздействиях 157
Вращательные колебания фундаментов, оборудованных ударными гасителями, относительно го-
ризонтальной оси под действием гармоничес
кого возмущающего момента 173
Глава 6. Технические решения и оценка эффективности
некоторых виброзащитных устройств 183
Эффективность двухмассового динамического гасителя колебаний с последовательным соединением звеньев, образующих ударную пару . . . 184
Эффективность рычажного динамического гасителя колебаний с ударным звеном 198
Конструктивные формы виброзащитных устройств для гашения колебаний виброизолированных конструкций 211
Устройства для виброзащиты мачтовых
сооружений 223
Глава 7. Некоторые конструктивные формы и расчет
ударных гасителей колебаний с учетом
длительности соударений 229
Устройство для гашения колебаний и его приближенный расчет 230
Основные периодические режимы движения одно-массовых систем с ударными гасителями колебаний при произвольной силе контактного взаимодействия 242
Об эффективности ударного гасителя колебаний
с вязкоупругим контактным элементом 249
Глава 8. Задачи гашения колебаний систем с распределенными массами с помощью ударных гасителей . . . 258 8.1. Построение периодических режимов движения
прямолинейных стержней, оборудованных ударны-
ми гасителями колебаний 260
8.2. Оценка эффективности ударного виброгашения
при изгибных колебаниях стержней 267
8.3. Об эффективности ударных гасителей при
сдвиговых колебаниях стержней 282
8,4-. Демпфирующее покрытие 287
Способ уточнения частот собственных колебаний мембран сложной формы 290
Об определении обобщенных масс весомых
стержней с сосредоточенными массами 298
Заключение 303
Список литературы 305
Приложение 331
Введение к работе
Актуальность проблемы. Современное развитие техники характеризуется появлением новых,более мощных, быстроходных и производительных машин и механизмов. Интенсификация промышленного производства и увеличение единичных мощностей оборудования приводят к значительному росту динамических нагрузок, передаваемых на фундаменты и другие строительные конструкции зданий и сооружений, воздействующих на прецизионное оборудование, технологические процессы и обслуживающий персонал. В этой связи актуальной становится проблема защиты строительных конструкций и сооружений, приборов и оборудования от вибрационных и ударных воздействий.Проблема снижения уровня колебаний возникает по причинам санитарно-гигиенического характера,является следствием технологических требований точных производств и эксплуатации измерительных комплексов, связана с повышением усталостной прочности, надежности и долговечности строительных конструкций и сооружений, машин и механизмов.
Разработка средств и способов уменьшения уровня колебаний является одной из важнейших научно-технических проблем в различных областях техники - судостроении,авиастроении, транспортном машиностроении, строительстве и других. Для снижения уровня колебаний применяются различные средства и способы: пассивная и активная виброизоляция [30,46,79,80,96,163,164,204,244-]; балансировка и уравновешивание возмущающих нагрузок механизмов [30,46,80]; экранирование упругих волн, распространяющихся от источника вибрации [80]; изменение соотношения между частотами возмущения и собственными частотами конструкции с целью отстройки от резонансов [30,79,80]; демпфирующие покрытия [142,143]; различные демпферы [30,46,142,163,175]; разнообразные гасители
колебаний [3,30,46-48,67,79,92,122,165,244]; конструкционное демпфирование [30,157]; жесткие и упругие ограничители хода[4б] и другие.
Среди указанных методов борьбы с вибрациями важное место принадлежит гасителям колебаний, представляющих собой дополнительные динамические устройства,присоединяемые к объекту виброзащиты с целью изменения его вибрационного состояния. Гасители колебаний делятся на ударные и динамические,пассивные и актив -ныв. Они находят все более широкое применение в различных отраслях техники. В последнее время особенно интенсивно развивается теория динамических гасителей колебаний. Это нашло свое отражение в научной, справочной и нормативной литературе. Существенно расширилась область их применения, в том числе, в строительной практике.
Теория ударных гасителей колебаний значительно менее разработана. Это является одной из причин более редкого использо -вания метода ударного виброгашения, особенно в строительстве, где возникает большое число специфических задач виброзащиты,которое связано, с одной стороны, с необходимостью рассмотрения разнообразных конструкций и сооружений при динамических воздействиях различных типов, и, с другой стороны, с многообразием технических решений и конструктивных форм ударных гасителей колебаний.
Целью диссертационной работы является развитие теории ударных гасителей колебаний, создание новых конструктивных форм ударных гасителей и устройств, в том числе, содержащих ударные звенья, и их приложение к решению задач виброзащиты конструкций и сооружений при различных динамических нагрузках.
Научная новизна работы состоит в том, что в рамках решения
важной научно-технической проблемы по виброзащите конструкций и сооружений, получены следующие новые результаты:
Разработан точный способ построения основных периодических режимов движения многомассовых систем с непропорциональным трением при наличии соударений между массами защищаемой системы и массами присоединенных гасителей колебаний.
Созданы новые технические решения ударных гасителей колебаний и виброзащитных устройств, включающих, в том числе, в качестве элементов структуры ударные звенья.
Найдены оптимальные параметры и выявлена эффективность ударных гасителей колебаний с различными видами сопротивлений при нестабильной частоте периодических (гармонического и импульсивного) воздействий. Установлена эффективность рычажного и обычного динамических гасителей колебаний, снабженных ударными звеньями.
Показана возможность применения ударных гасителей колебаний для виброзащиты фундаментов машин, опирающихся непосред -ственно на грунтовое основание при гармонических воздействиях.
На основе найденного точного решения задачи о колебаниях двухмассовой системы, сопровождающихся периодическими соударениями, при произвольной силе ударного взаимодействия выполнен анализ эффективности гасителя с вязкоупругим контактным элементом.
Предложен и реализован способ расчета периодических колебаний прямолинейных стержней, оборудованных ударными гасителями с собственной частотой, позволяющей раздельно учитывать демпфирование в защищаемой системе и гасителе; дана оценка эффективности ударного виброгашения при изгибных и сдвиговых колебаниях стержней.
Достоверность и обоснованность научных гипотез и полученных результатов определяются корректностью постановки задач,
строгостью и апробированноетью применяемых методов динамики сооружений и теории виброударных систем, а также математических методов исследования, и подтверждаются сопоставлением некоторых результатов с известными решениями и экспериментальными данными.
Практическое значение работы. Способ определения периодических колебаний многомассовых систем, сопровождающихся соударениями некоторых масс, позволяет оценить влияние диссипативных сил в отдельных звеньях системы, что имеет важное практическое значение для решения задач теории ударного виброгашения, теории виброударных систем и динамики сооружений. Важным аспектом проектирования гасителей колебаний является задача оптимизации параметров и оценка их эффективности при различных динамических воздействиях. Полученные в работе численные результаты позволяют решать ряд задач подбора параметров ударных гасителей колебаний с вязким или частотно-независимым трением при нестабильной частоте гармонических и импульсивных воздействий. Большое внимание уделяется поведению амплитудно-частотных и импульсно-частотных характеристик системы, по виду которых может быть дано заключение о возможности использования метода ударного виброгашения.
С участием автора разработаны новые технические решения ударных гасителей колебаний и виброзащитных устройств повышенной эффективности, защищенные авторскими свидетельствами на изобретения. Даны рекомендации по их практическому приложению и найдены оптимальные параметры.
Прикладные исследования выполнялись по заказам Госстроя СССР и Госстроя России для оценки эффективности метода ударного
виброгашения колебаний фундаментов машин, башенных сооружений и высоких зданий.
Народнохозяйственное значение работы заключается в снижении уровня колебаний конструкций и сооружений, машин и механизмов, а следовательно, в улучшении их эксплуатационных характе -ристик, надежности и долговечности.
На защиту выносятся: способы и алгоритмы расчета одномас-совых, многомассовых и континуальных систем с ударными гасите -лями колебаний,рассматриваемых как системы с непропорциональным трением,при периодических и непериодических воздействиях; новые технические решения ударных гасителей колебаний и виброзащитных устройств, включающих, в том числе, в качестве элементов структуры ударные звенья; постановки и решения задач оптимизации параметров и оценки эффективности ударных гасителей колебаний и виброзащитных устройств при гармонических и импульсивных воздействиях с нестабильной частотой; обоснование возможности применения ударных гасителей колебаний для виброзащиты сильно демпфированных систем.
Работа выполнена на кафедре "Строительная механика" Московского инженерно-строительного института им.В.В.Куйбышева (ныне Московский государственный строительный университет), коллективу которой автор приносит глубокую благодарность за помощь и поддержку.
