新型多稳态变刚度惯容型非线性能量阱减振系统及其应用
2025-01-16 21:00
No.1329556021580144640
技术概要
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本技术介绍了一种新型多稳态变刚度惯容型非线性能量阱减振系统及其工作方法。该系统由底板、碟形弹簧、加载头等组件构成,通过碟形弹簧的负刚度特性实现多稳态能量耗散。通过调整螺栓和固定挡板,精确控制碟形弹簧预压位移,实现非线性刚度调节。系统采用滚珠丝杆和飞轮组合设计,形成高效能量转换和惯性质量效应,显著提高减振效果和鲁棒性。该系统结构紧凑,性能优越,适用于复杂振动环境。
背景技术
有效抑制不期望振动一直是工程领域的一个重要挑战,尤其在各类机械的设备、建筑结构、航空航天等领域。振动问题不仅会影响结构的性能,还可能导致疲劳失效,缩短设备寿命甚至安全事故。传统的减振技术主要依赖于线性减振器,这类系统基于线性振动理论,在设计频率范围内能够有效减少振动。然而,外部激励效应引起的结构退化、不准确的阻尼设计估计以及服役期间的结构修改等因素,往往导致结构刚度偏离预期设计。同时,当系统受到复杂激励,尤其是多频段或高幅度的非线性振动时,传统线性减振器的性能显得不足。在应对复杂激励,尤其是多频段或高幅度的非线性振动时,其有效性受到调谐失效效应的阻碍。 为了解决上述限制,非线性能量阱技术逐渐受到关注。非线性能量阱系统通过引入高次非线性项,使其能够在宽频率范围内有效响应外部激励的幅度特性。利用瞬态共振捕获机制与主结构的一系列模式引发显著的能量交换,使能量从低频振动转移到高频振动,最终通过附加结构的阻尼耗散。然而,传统非线性能量阱装置存在高阈值能量传递机制、依赖外部激励强度和附属结构大质量比以及固定的非线性特性等限制,无法灵活适应复杂振动环境中的多频振动和不同振幅变化。因此,开发一种具有变刚度特性的轻量化非线性能量阱减振装置,成为解决复杂振动问题的关键。 近年来,一些研究提出了设计可调刚度的弹性元件或引入多稳态机制,以改善非线性能量阱的减振效果。通过机械调节、磁性调节或智能材料的应用,使非线性能量阱能够根据实际振动情况自适应调整其刚度和稳态特性。然而,这些方法在实践中仍面临诸如调节精度不足、结构复杂、成本较高等挑战,限制了其在实际工程中的应用。
实现思路
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技术研发人员:
张中文  胡宏祥  秦浩然  徐赵东
技术所属: 东南大学
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