自調(diào)諧吸振技術(shù)研究.pdf

1、吸振器是一種常用的振動(dòng)控制器械，在航空航天，建筑、船舶等很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。普通被動(dòng)式吸振器的減振效果在外界激勵(lì)頻率發(fā)生改變的情況下會(huì)顯著變差。為了解決這一問(wèn)題，發(fā)展出自調(diào)諧吸振技術(shù)。自調(diào)諧吸振器能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整其固有頻率來(lái)追蹤激勵(lì)頻率，從而取得更好的寬頻減振效果。目前，自調(diào)諧吸振技術(shù)已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，但具體的工程應(yīng)用仍然存在許多問(wèn)題亟待解決，這些問(wèn)題主要表現(xiàn)在器械的減振性能不夠理想，實(shí)用化程度不高，應(yīng)用研究較少等方面。因此，進(jìn)一

2、步開(kāi)展自調(diào)諧吸振技術(shù)研究具有重要的理論和工程應(yīng)用價(jià)值。本文以實(shí)驗(yàn)室承研的國(guó)家應(yīng)用技術(shù)研究項(xiàng)目為背景，圍繞自調(diào)諧吸振技術(shù)開(kāi)展了理論和實(shí)驗(yàn)研究，主要內(nèi)容包括自調(diào)諧吸振器的設(shè)計(jì)研究，自調(diào)諧吸振技術(shù)在多模態(tài)系統(tǒng)減振中的應(yīng)用研究和主動(dòng)式自調(diào)諧吸振技術(shù)的研究。具體內(nèi)容如下。
　　 針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，開(kāi)展了自調(diào)諧吸振器的設(shè)計(jì)研究。分析了吸振器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)減振效果的影響。設(shè)計(jì)了一種機(jī)械式變剛度結(jié)構(gòu)，以這種變剛度結(jié)構(gòu)為核心，研制出機(jī)械式自調(diào)諧吸振器

3、，并對(duì)其進(jìn)行了逐代改進(jìn)、優(yōu)化。最終得到的自調(diào)諧吸振器具有結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量利用率高，控制方便快速等優(yōu)點(diǎn)。吸振器動(dòng)力學(xué)性能的測(cè)試結(jié)果表明，該吸振器具有較寬的移頻范圍，且阻尼較小。為自調(diào)諧吸振器設(shè)計(jì)了一種兼顧快速性和準(zhǔn)確性的變步長(zhǎng)、自尋優(yōu)控制策略，并對(duì)控制策略的效果進(jìn)行了仿真分析。
　　 開(kāi)展了自調(diào)諧吸振技術(shù)在多模態(tài)系統(tǒng)減振中的應(yīng)用研究。利用子結(jié)構(gòu)綜合法建立了耦合系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)該模型進(jìn)行了仿真分析。重點(diǎn)考察了不同安裝位置的自調(diào)諧吸

4、振器減振效果之間的差異，在此基礎(chǔ)上確定了吸振器的最優(yōu)安裝位置。建立了大質(zhì)量、多模態(tài)的模型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在該平臺(tái)上對(duì)所研制的機(jī)械式自調(diào)諧吸振器的減振效果進(jìn)行了評(píng)估測(cè)試。結(jié)果表明：利用自調(diào)諧吸振器能夠有效控制多模態(tài)系統(tǒng)振動(dòng)；機(jī)械式自調(diào)諧吸振器的減振性能較好。在質(zhì)量比1/60的情況下，能夠在11-17Hz的范圍內(nèi)取得5dB以上的減振效果。采用有限元方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真計(jì)算，所得結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
　　 為提高自調(diào)諧吸振器的減振效果，

5、將主動(dòng)控制技術(shù)引入到自調(diào)諧吸振技術(shù)領(lǐng)域，研制出主動(dòng)式自調(diào)諧吸振器。對(duì)主動(dòng)式自調(diào)諧吸振器的減振機(jī)理進(jìn)行了理論分析，在此基礎(chǔ)上提出了主動(dòng)式自調(diào)諧吸振器的控制策略。利用磁流變彈性體材料設(shè)計(jì)了一種主動(dòng)式自調(diào)諧吸振器，分別在振動(dòng)臺(tái)和梁結(jié)構(gòu)平臺(tái)上對(duì)吸振器的動(dòng)力學(xué)性能和減振特性進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明：加入主動(dòng)力后吸振器的阻尼比明顯減小，減振效果顯著提高。這表明了采用這種方案來(lái)改善吸振器的性能是可行的。本文還對(duì)吸振器和梁結(jié)構(gòu)平臺(tái)的耦合系統(tǒng)進(jìn)行了理論建模和