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振动与冲击 2021年第11期40卷 170-175页

作者：陈建恩张维兴胡文华孙敏天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心天津300384 天津城建大学理学院天津300384

简谐激励幅值增大到一定程度时,光滑纯非线性吸振器会使主振子产生高分支响应,从而发生突发性失效,为避免失效发生,提出非光滑吸振器的方案。该吸振器在振幅较小时,具有较低的刚度系数,当振幅大于临界值后,刚度系数能够显著增加。利用... 详细信息

简谐激励幅值增大到一定程度时,光滑纯非线性吸振器会使主振子产生高分支响应,从而发生突发性失效,为避免失效发生,提出非光滑吸振器的方案。该吸振器在振幅较小时,具有较低的刚度系数,当振幅大于临界值后,刚度系数能够显著增加。利用复变量-平均法推导出系统的慢变方程,并运用最小二乘法分别获得连接光滑和非光滑吸振器的主振子的幅频响应。研究表明,通过合理控制弹簧间隙,非光滑吸振器可以有效抑制高分支响应的发生,激励幅值较小时,两种吸振器的性能非常接近,当系统承受中等激励时,光滑吸振器具有较好的吸振性能,当激励幅值进一步增加,非光滑吸振器则具有显著优势。

关键词：非光滑吸振器纯非线性高分支

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有攻角方柱涡致振动的数值研究

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振动与冲击 2019年第22期38卷 124-129页

作者：汤兆烈周本谋南京理工大学瞬态物理重点实验室

使用谱元法对弹性支承的有攻角方柱涡致振动进行了数值计算,分析了系统弹性刚度与质量比对振动响应的影响。数值计算得到了实验中发现的“高分支”。研究了质量比的影响,发现质量比对高分支的范围影响很大。对物体位移以及升力系数随时... 详细信息

使用谱元法对弹性支承的有攻角方柱涡致振动进行了数值计算,分析了系统弹性刚度与质量比对振动响应的影响。数值计算得到了实验中发现的“高分支”。研究了质量比的影响,发现质量比对高分支的范围影响很大。对物体位移以及升力系数随时间变化曲线进行快速傅里叶变换,得到它们的频率组成。将质量比、系统刚度、以及不同主要频率成分组成一系列有效刚度。通过计算一系列不同系统刚度及质量比发现高分支大致分布在第一有效刚度大于零且第二有效刚度小于零的区域内。同时存在着一个临界质量,大于该质量,高分支消失。另外,还发现了高分支的基本频率可以是1/2 St,1/3St,1/4St。

关键词：涡致振动方柱质量比高分支

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简谐激励下碰弹强化吸振器的特性试验研究

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振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 566-572,623页

作者：陈建恩董博康闫旭李双宝天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 天津理工大学机械工程学院天津300384 天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心天津300384 中国民航大学理学院天津300300

为了提升传统纯立方吸振器的吸振效果并避免由高分支响应造成的失效,在纯立方吸振器的质量块两侧安装由碰撞板和弹簧组成的小型装置,构造出一种新型的碰弹强化吸振器。首先,设计并加工了由单自由度线性主振子和该吸振器构成的试验平台;... 详细信息

为了提升传统纯立方吸振器的吸振效果并避免由高分支响应造成的失效,在纯立方吸振器的质量块两侧安装由碰撞板和弹簧组成的小型装置,构造出一种新型的碰弹强化吸振器。首先,设计并加工了由单自由度线性主振子和该吸振器构成的试验平台;其次,对比研究了在简谐激励下连接碰弹强化吸振器与连接纯立方吸振器的主振子加速度响应的差异;最后,试验分析了吸振器的弹簧刚度和碰弹间隙两个参数对主振子加速度响应的影响。结果表明:碰弹强化吸振器具有优越的减振性能,可以改变整个系统的稳定性,并且能够抑制分岔的发生,消除系统在较大激励下的高分支响应;通过合理控制两个参数,碰弹强化吸振器可以得到更好的振动抑制效果。

关键词：非线性振动减振稳定性碰弹强化吸振器高分支

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并联非线性能量阱对热环境中简支梁的吸振作用研究

并联非线性能量阱对热环境中简支梁的吸振作用研究

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作者：何伟天津理工大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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的刚度进行优化。研究结果显示,并联NES始终比单NES具有更强的吸振性能,并且,温度越高该优势越为明显。研究了不同大小的冲击和简谐载荷作用下NES对简支梁的减振效果。上述所用的数值法不能对系统的高分支响应进行研究,需要运用解析法做进一步分析。运用复变量平均法获得连接非线性能量阱的简支梁的慢变方程,并验证了推导过程的正确性。通过对比并联NES与单NES的吸振性能发现,在简谐载荷作用下,并联NES能够在一定程度上消除系统的高分支响应。研究了并联NES参数对高分支响应的影响,结果显示,合理设置NES的刚度和阻尼可以使其更有效的消除高分支响应。此外,考虑热效应对简支梁固有频率的影响,研究了在冲击载荷作用下,并联NES参数对其能量耗散率的影响,分析简谐激励作用下连接了并联NES的简支梁前两阶模态的非线性响应,给出了响应随温度升高的变化情况。

关键词：热环境简支梁并联非线性能量阱吸振性能高分支能量耗散

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简谐激励下碰弹强化吸振器的特性及安装误差研究

简谐激励下碰弹强化吸振器的特性及安装误差研究

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作者：董博康天津理工大学

学位级别：硕士

纯立方吸振器因具有轻质和宽频带减振两大显著优点,已逐渐成为近年来的研究热点。由于该类吸振器为原系统引入了强非线性因素,也会使系统发生分岔以及跳跃现象,这些现象会导致吸振器的失效。所以,参数优化和分岔控制在纯立方吸振器的研... 详细信息

纯立方吸振器因具有轻质和宽频带减振两大显著优点,已逐渐成为近年来的研究热点。由于该类吸振器为原系统引入了强非线性因素,也会使系统发生分岔以及跳跃现象,这些现象会导致吸振器的失效。所以,参数优化和分岔控制在纯立方吸振器的研究当中非常重要。本文提出了一种新型碰弹强化吸振器,并研究了其在简谐激励下的吸振性能,主要内容如下:首先,对比分析了纯立方吸振器、非光滑吸振器、碰弹强化吸振器的减振效果。基于龙格库塔法获得了连接前两种吸振器的主振系统的幅频响应与波形图。随后,引入速度衰减系数与分段线性阻尼,获得了连接碰弹强化吸振器系统的动力学响应。当激励幅值较小时,三种吸振器性能非常接近。当激励幅值进一步增大时,三者的减振效果从高到低依次为碰弹强化吸振器、非光滑吸振器、纯立方吸振器。当激励幅值超过某一阈值时,纯立方吸振器失效且系统发生分岔,但碰弹强化吸振器与非光滑吸振器可以消除系统分岔现象的发生,而碰弹强化吸振器对高分支响应抑制效果要优于非光滑吸振器。设计并加工了由碰弹强化吸振器连接单自由度线性主振子的试验平台。对比研究了在简谐激励下连接碰弹强化吸振器与连接纯立方吸振器的主振子加速度响应的差异。结果表明,碰弹强化吸振器具有优越的减振性能,并且可以改变整个系统的稳定性。此外,该吸振器还能够抑制分岔的发生,从而消除系统在较大激励下的高分支响应。还分析了吸振器的弹簧刚度和碰弹间隙两个参数对主振子响应的影响。试验结果表明,通过合理控制两个参数,碰弹强化吸振器可以拥有更好的振动抑制效果。定量研究了由于安装误差等因素导致的正或负线性刚度对吸振器减振效果的影响。推导出系统的动力学方程并用复变量平均法求出系统的幅频响应曲线,然后用龙格库塔法验证半解析法推导公式的正确性。吸振器在弹簧元件预拉情况下会产生特殊的双峰现象,但是主振子仍保持一个共振峰,即预拉产生的线性刚度不会影响主振子的动力学响应。吸振器在弹簧元件预压情况下低频共振峰会消失。随着弹簧元件拉伸量增加,主振子幅值降低,显然有利于减振;而随着弹簧元件压缩量增加,主振子幅值增大,显然不利于减振。值得注意的是,无论是预拉还是预压,都对系统特殊的强调制响应频带、高分支响应频带影响不大。

关键词：碰弹强化吸振器高分支简谐激励安装误差

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