并联非线性能量阱对热环境中简支梁的吸振作用研究

发布时间：2021-08-04 01:30

　　非线性能量阱（Nonlinear energy sink,NES）是一种具有优异吸振性能的非线性吸振器,可有效降低振动对结构的危害,然而当主结构受到的简谐激励增大或/和环境温度升高,系统会产生高分支响应,导致NES部分或完全失效。本文首先分析了简支梁在热环境下的振动特性,然后在不同激励和热效应作用下,重点研究了NES对简支梁的振动抑制和高分支响应的消除效果。采用一阶剪切变形理论描述简支梁的几何变形,运用Hamilton原理推导热环境下简支梁的非线性动力学方程。计算在不同温度下简支梁的固有频率,同时与有限元仿真结果进行对比,验证理论模型的正确性。分析表明,热应力对结构刚度的影响是导致结构固有振动频率降低的主要原因。在不同激励幅值和不同温度下,分析了简支梁的非线性幅频响应特性。利用并联NES抑制简支梁的振动,对比研究了并联NES和单NES的吸振性能。推导出简谐激励作用下系统的动力学方程并利用数值方法对其进行分析。通过对单NES和并联NES的安装位置和参数的研究发现,常温下,并联NES的吸振性能优于等质量的单NES。考虑主结构共振频率随温度的变化,在不同温度下对单NES和并联NES的刚度进行... 

【文章来源】：天津理工大学天津市

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

变形前后的简支梁的几何形状

2 10 1 1 1 1 12 2134Aw w AI w w S w wl lπ π + μ + + += f cos(Ω t )4 2 3 41 20 2 2 2 2 22 23 4Aw w AI w w S w wl lπ π + μ + + += f cos(Ω t )2 2 2 212 2 2 2TC N CSl l Cl Dπ π ππ= +，2 2 2 222 2 2 4 4 44TC N CSl l Cl Dπ π π= +式(2-17)可以看出，加载温度场的系统的刚度项1S 和2S 等于常温应力TN 附加的刚度项，即说明由于热应力的存在，会导致系锈钢作为简支梁的材料，其性能参数为：材料密度ρ = 7750 kgPa，泊松比 ν = 0.31，剪切模量 G = 73.664GPa，梁的高度 h =长度 l = 1000mm。由式(2-16)可计算得到在不同定常温度场 Δ频率1f 和第二阶固有频率2f 的理论值。仿真及数值验证

图 2-3 简支梁的第一阶振型云图图 2-4 简支梁的第二阶振型云图支梁在不同温差和激振力下的非线性响应减小计算量和便于后续的仿真分析，需要对已推导的常微分非线性动行无量纲化，首先引入以下无量纲变量：41 1 2 24f Ehw w h w w h fl= ， = ， =，1 23 20 02TTN EN I I lhtlElthρρ = = = ， ，1 21 222 E h( )Elμ ρρμ Ω = ，2 3 2 AEh BEh CEh DEA B C Dl l l l= ， = ， = ， =

【参考文献】：
期刊论文
[1]吸振夹层壁板颤振抑制的吸振器频率设计[J]. 杨飞,杨智春,王巍.  振动与冲击. 2009(07)
[2]离散分布式动力吸振器的设计及在船舶工程中的应用[J]. 吴崇健,骆东平,杨叔子,朱英富,马运义.  振动工程学报. 1999(04)
[3]面向21世纪的人造卫星发展趋势[J]. 朱毅麟.  电子展望与决策. 1999(04)



本文编号：3320718