新型非线性低频被动隔振系统设计及试验研究-智能材料和振动控制.pdfVIP

振　动　与　冲　击 第３２卷第３期 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．３２０１３　  新型非线性低频被动隔振系统设计及实验研究 彭　超，龚兴龙，宗路航，郭朝阳，严启凡，周　鸿 （中国科学技术大学 近代力学系，中国科学院材料力学行为与设计重点实验室，合肥　２３００２７） 　　摘　要：研制一种新型非线性低频被动隔振系统，由三个特定形状的片弹簧对称分布构成，具有较高静承载力及 较低动态刚度，可显著降低系统起止隔振频率；通过隔振系统弹性元件一维无量纲模型，分析其非线性行为，且对隔振器 力学特性进行实验研究；建立一两自由度隔振实验平台，对隔振系统进行隔振性能研究，结果显示该隔振系统隔振效果 明显。 关键词：隔振；低频；非线性；振动传递率 中图分类号：ＴＨ２１２；ＴＨ２１３．３　　　文献标识码：Ａ Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｅｓｔｓｆｏｒａｎｅｗｔｙｐｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐａｓｓｉｖｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ ＰＥＮＧＣｈａｏ，ＧＯＮＧＸｉｎｇｌｏｎｇ，ＺＯＮＧＬｕｈａｎｇ，ＧＵＯＣｈａｏｙａｎｇ，ＹＡＮＱｉｆａｎ，ＺＨＯＵＨｏｎｇ （ＣＡＳＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＢｅｈａｖｉｏｒａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ， ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｏｄｅｒｎＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ２３００２７，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａｎｅｗｎｏｎｌｉｎｅａｒｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐａｓｓｉｖｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｏｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｉｔｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｔｈｒｅｅｓｐｒｉｎｇｌａｍｉｎａｓ ｗｉｔｈｓｐｅｃｉａｌｓｈａｐｅｓａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙ．Ｉｔｃｏｕｌｄｂｅａｒｈｉｇｈｅｒｓｔａｔｉｃｌｏａｄｓａｎｄｈａｖｅｌｏｗｅｒｄｙｎａｍｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ａｎｄ ｃｏｕｌｄｒｅｄｕｃｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ ｗｉｔｈａｏｎｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｏｆｅｌａｓｔｉｃｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄｗａｓｔｅｓｔｅｄ．Ａ２ＤＯＦｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｗａｓｂｕｉｌｔａｎｄｗｉｔｈ ｉｔｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｎｅｗｉｓｏｌａｔｏｒｈａｓａｇｏｏｄｅｆｆｅｃｔｏｆ ｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎ；ｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｅ 　　随着工业的迅猛发展，超精密加工与精密测量技 题，有研究将非线性弹性元件引入隔振系统，设计出非 术对工作环境要求越来越高。外界环境的微小振动将 线性隔振器。该隔振器的动力学特性与所受静力载荷 大大降低超精密仪器的加工精度，使各种精密测量出 相关，通过设计该隔振器参数，可使隔振器能在保持较 现较大误差，甚至致使测量无法进行。故精密仪器的 大承载力前提下刚度较低，从而实现低频甚至超低频 ［１］ ［１２］ 隔振性能直接影响运行性能 。影响隔振性能的主要 隔振。Ｖｉｒｇｉｎ 利用大变形弹性元件的几何非线性设 因素为隔振系统的固有频率与阻尼比，其中固有频率 计的非线性隔振器，在给定静载条件及变形量约束下