纯非线性类吸振器的吸振效能及高分支响应研究

发布时间：2020-04-14 00:43

【摘要】：非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)是一种具有纯非线性刚度的吸振器,有轻质、结构简单、吸振效率高等特点,因此拥有广泛的应用前景。得益于其不存在预设的固有频率,NES能实现宽频吸振,但是它对于输入能量的范围却有一定要求,这使得其吸振效能往往会在激励力大幅变化的环境下有所降低。本文通过对传统NES进行改进,研究了几种改进后的纯非线性吸振器在激励幅值大幅变化环境下的吸振效能,并重点分析了其在主结构产生高分支响应后的吸振效能变化以及其对高分支响应的抑制效果。主要内容如下:针对传统NES易在大幅激励下失效的缺点,提出了一种可变刚度NES。在系统受简谐激励时,基于复变量-平均法求得系统的慢变方程,对求得的解进行了稳定性判断,并与使用四阶龙格-库塔法计算出的结果进行对比,验证了所推导近似系统的正确性。当简谐激励幅值较小时,NES表现出良好的减振效果,并且,耦合系统在整个激励频带内都能得到稳定解。随着简谐激励幅值的增大,响应中开始出现不稳定解,其对应频带也逐渐变宽,并且在部分频带内出现高分支响应。激励幅值的进一步增大促成了高分支与低分支的合并,这极大地降低了NES的吸振效能。通过合理减小NES的刚度可以消除高分支,从而提高NES的吸振效能。而在冲击激励下,合理减小NES的刚度也能有效增大NES对于输入能量的选择范围。利用串联两自由度NES抑制单自由度主结构的振动,重点分析了串联NES对高分支响应的抑制作用。运用复变量-平均法,推导出耦合系统的慢变方程,并获得其频率响应曲线。在不同激励幅值下,对比研究了单自由度NES和串联两自由度NES对主结构的振动抑制效果,结果表明,串联NES能够在较大激励幅值范围内保持较高吸振效能,并能在一定程度上抑制高分支响应。另外,在小幅激励时,调整一级NES参数对主结构的响应影响较为明显;而在大幅激励时,二级NES参数对减振效果影响较大。研究了一种含有电磁斥力装置的变非线性吸振器的吸振效能。利用线性负刚度装置抵消电磁力中的线性项以实现具有纯非线性刚度的NES,进而,通过控制电磁线圈中的电流,使吸振器的刚度能够按照某一规律交替呈现纯非线性和弱非线性,从而实现变非线性吸振器。随着激励幅值的提高,变非线性吸振器逐渐表现出超过NES及弱非线性吸振器的减振效果。研究结果表明,控制吸振器纯非线性与弱非线性刚度的持续时间以及在一定范围内改变弱非线性刚度的对应电流可以调节变非线性吸振器的吸振效能。当调整参数使连接NES的主结构出现高分支响应时,在该条件下变非线性吸振器的吸振效能也出现了一定程度上的降低,但经过合理的参数优化,仍能表现出比同条件下的NES及弱非线性吸振器更强的吸振效能。
【图文】：

图 1-1 桥梁受风载产生扭振效控制手段往往有振源消振、传播过程隔振、对主等，，如图 1-2 所示。振源消振即通过手段从振动的法消除或降低因转子因形状误差，或质量分布不均

振动控制手段示意图
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB535

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本文编号：2626651