可调永磁双稳态非线性能量阱及应用研究

发布时间：2021-09-30 09:44

　　为了实现对主系统的宽频振动抑制,研发了一种可调的双稳态非线性能量阱（BNES）。介绍了BNES的结构和工作原理;其次分析了BNES的刚度构成以及其非线性动力学特性,并建立了悬臂梁-BNES系统动力学微分方程;采用数值方法探究了不同磁铁间距时的BNES对悬臂梁瞬态时域振动抑制效果和稳态频域的宽频抑振能力;对两组不同的悬臂梁系统进行了实验,验证了不同磁铁间距时的双稳态非线性能量阱的宽频振动抑制能力。研究结果表明,该BNES对悬臂梁的瞬态时域响应和稳态频域响应都有很好的振动抑制能力。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

BNES抑振原理

因为BNES的负刚度由永磁结构[12]产生,此部分就负刚度进行简要的介绍。永磁材料通过特殊的配置可以实现负刚度,具有结构紧凑、刚度可调等特点。该结构是由三块材料及尺寸相同的矩形永磁磁铁构成,两块外磁铁和内磁铁磁极互斥,且两块外磁铁到中间磁铁距离相等。当三块磁铁严格对中时,此时永磁机构为一个临界平衡状态,当中间磁铁上下移动时,两块外磁铁对中间磁铁在竖直方向上产生同等大小的同向斥力,加剧中间磁铁向两侧移动,负刚度由此产生。具体结构如图2所示。内外永磁磁铁的

式中:x代表中间磁铁在竖直方向上的位移,h代表内外磁铁间距,磁铁尺寸均为20 mm×40 mm×5 mm,其材料为钕铁硼,故Br=1.34,μ0=4π×10-7,则永磁机构在x方向的刚度,如图3所示。由刚度表达式(1)可知其负刚度的解析式为六重求和,结构形式复杂,不利于对其非线性解析表达。为此,进行了曲线拟合获得了较为简单的刚度表达式:

【参考文献】：
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本文编号：3415607