非線性隔振系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、在振源與接受結(jié)構(gòu)之間插入隔振元件來(lái)減小振動(dòng)傳遞是目前最普遍的振動(dòng)控制方式，用來(lái)評(píng)價(jià)隔振性能的指標(biāo)為傳遞率，它可以定義為兩類(lèi)激勵(lì)的形式：傳遞力與激勵(lì)力的比值（力傳遞率）和受控對(duì)象（懸掛質(zhì)量）位移與基礎(chǔ)位移的比值（位移傳遞率）。這兩種形式的傳遞率表達(dá)式對(duì)于線性隔振系統(tǒng)是相同的，并且只有當(dāng)它的固有頻率小于激勵(lì)頻率的1/2倍時(shí)才有效。線性隔振系統(tǒng)要獲得較好的低頻隔振效果，需要較小的系統(tǒng)剛度，但較小的剛度會(huì)有較大的靜態(tài)變形，失去穩(wěn)性?；谪?fù)剛度結(jié)

2、構(gòu)單元本身的特性，本文將負(fù)剛度結(jié)構(gòu)單元分別引入到單層和雙層隔振系統(tǒng)中構(gòu)成低動(dòng)態(tài)剛度高靜態(tài)剛度的非線性系統(tǒng)來(lái)提高它的隔振性能。
　　本文首先研究了質(zhì)量-負(fù)剛度機(jī)構(gòu)組成的雙穩(wěn)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性。當(dāng)它在無(wú)噪聲擾動(dòng)的諧波激勵(lì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在小幅值激勵(lì)下系統(tǒng)局限在一個(gè)勢(shì)阱中振動(dòng)，即使三次方系數(shù)為正值也表現(xiàn)為漸軟非線性；在大幅值激勵(lì)下，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)勢(shì)阱間跳躍的混沌運(yùn)動(dòng)，論文采用元胞映射來(lái)刻畫(huà)它的全局吸引域和吸引子。當(dāng)它在有噪聲擾動(dòng)的諧波激勵(lì)下，發(fā)現(xiàn)加入

3、適度的噪聲強(qiáng)度反而能夠提高非線性系統(tǒng)輸出力的信噪比。最后，通過(guò)理論計(jì)算解釋了出現(xiàn)這一現(xiàn)象的機(jī)理，并得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本文對(duì)單層非線性隔振系統(tǒng)的隔振特性進(jìn)行了研究。以經(jīng)典的三彈簧隔振模型為對(duì)象研究了單穩(wěn)、雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)與力傳遞特性。討論了激勵(lì)幅值、彈簧參數(shù)對(duì)響應(yīng)和力傳遞特性的影響規(guī)律，探索了該模型在兩種不同振動(dòng)源激勵(lì)下的最優(yōu)彈簧剛度。結(jié)果表明隔振區(qū)域隨著橫向彈簧剛度的增加而向低頻擴(kuò)展，取準(zhǔn)零剛度能獲得最優(yōu)隔振效果。
　　

4、在此基礎(chǔ)上，本文在線性雙層隔振系統(tǒng)上下層質(zhì)量上附加水平彈簧構(gòu)成雙層非線性隔振系統(tǒng)模型，采用諧波平衡法結(jié)合弧長(zhǎng)延伸法來(lái)研究質(zhì)量、剛度、阻尼對(duì)系統(tǒng)隔振性能的影響。重點(diǎn)比較了上層線性下層非線性，上層非線性下層線性，上、下層都是非線性的力傳遞率，結(jié)果表明上層線性下層非線性的力傳遞率最優(yōu)。而較大的上層阻尼較小的下層阻尼會(huì)使雙層非線性隔振系統(tǒng)具有更好的隔振性能。
　　研究了上層的橫向彈簧連接到中間質(zhì)量而非基礎(chǔ)的雙層非線性隔振系統(tǒng)的隔振特性。通

5、過(guò)諧波平衡法給出了力傳遞率與位移傳遞率的解析表達(dá)式，研究了上、下層剛度對(duì)隔振系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響。結(jié)果表明增加上、下層橫向剛度都能提高隔振性能（特別是在高頻處），并且非線性能使在較低共振頻率處的傳遞率向右彎曲，但是對(duì)高階的共振頻率的傳遞率沒(méi)有影響；但當(dāng)上、下層的水平彈簧增加到臨界值時(shí)，上、下層系統(tǒng)總剛度都接近準(zhǔn)零剛度，在高階共振頻率處的力傳遞率也開(kāi)始向右彎曲，而對(duì)高階共振頻率處的位移傳遞率沒(méi)有影響?？偟膩?lái)說(shuō)，在雙層隔振系統(tǒng)中引入非線性，

6、力與位移傳遞率都優(yōu)于原線性雙層隔振系統(tǒng)，并且將上層橫向彈簧連接到中間質(zhì)量的雙層隔振系統(tǒng)優(yōu)于將上層橫向彈簧連接到基礎(chǔ)的情況。
　　最后設(shè)計(jì)和建立了一種新穎的雙層非線性隔振系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置在每一層中裝入雙穩(wěn)復(fù)合板，在它的四個(gè)角簡(jiǎn)支和板中心橫截方向上加載激勵(lì)，為系統(tǒng)提供負(fù)剛度。通過(guò)解析方法預(yù)測(cè)了雙穩(wěn)復(fù)合板的曲率以及力-位移關(guān)系曲線，并對(duì)雙穩(wěn)復(fù)合板的層數(shù)和有效邊長(zhǎng)對(duì)剛度曲線的影響展開(kāi)了研究。用準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)試方法驗(yàn)證了雙穩(wěn)復(fù)合板的理論