自調(diào)諧吸振技術(shù)研究.pdf

1、吸振器是一種常用的振動控制器械，在航空航天，建筑、船舶等很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。普通被動式吸振器的減振效果在外界激勵頻率發(fā)生改變的情況下會顯著變差。為了解決這一問題，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調(diào)整其固有頻率來追蹤激勵頻率，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)用仍然存在許多問題亟待解決，這些問題主要表現(xiàn)在器械的減振性能不夠理想，實用化程度不高，應(yīng)用研究較少等方面。因此，進一

2、步開展自調(diào)諧吸振技術(shù)研究具有重要的理論和工程應(yīng)用價值。本文以實驗室承研的國家應(yīng)用技術(shù)研究項目為背景，圍繞自調(diào)諧吸振技術(shù)開展了理論和實驗研究，主要內(nèi)容包括自調(diào)諧吸振器的設(shè)計研究，自調(diào)諧吸振技術(shù)在多模態(tài)系統(tǒng)減振中的應(yīng)用研究和主動式自調(diào)諧吸振技術(shù)的研究。具體內(nèi)容如下。
　　 針對實際應(yīng)用需求，開展了自調(diào)諧吸振器的設(shè)計研究。分析了吸振器結(jié)構(gòu)參數(shù)對減振效果的影響。設(shè)計了一種機械式變剛度結(jié)構(gòu)，以這種變剛度結(jié)構(gòu)為核心，研制出機械式自調(diào)諧吸振器

3、，并對其進行了逐代改進、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。吸振器動力學(xué)性能的測試結(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)計了一種兼顧快速性和準(zhǔn)確性的變步長、自尋優(yōu)控制策略，并對控制策略的效果進行了仿真分析。
　　 開展了自調(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)該模型進行了仿真分析。重點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)的模型實驗平臺，在該平臺上對所研制的機械式自調(diào)諧吸振器的減振效果進行了評估測試。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；機械式自調(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。采用有限元方法對系統(tǒng)進行了仿真計算，所得結(jié)果和實驗結(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，研制出主動式自調(diào)諧吸振器。對主動式自調(diào)諧吸振器的減振機理進行了理論分析，在此基礎(chǔ)上提出了主動式自調(diào)諧吸振器的控制策略。利用磁流變彈性體材料設(shè)計了一種主動式自調(diào)諧吸振器，分別在振動臺和梁結(jié)構(gòu)平臺上對吸振器的動力學(xué)性能和減振特性進行了測試，結(jié)果表明：加入主動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改善吸振器的性能是可行的。本文還對吸振器和梁結(jié)構(gòu)平臺的耦合系統(tǒng)進行了理論建模和