[發明專利]一種減振器設計方法

有效

• 申請號: 201710628133.7
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107451355B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 王繼強
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

本發明公開一種減振器設計方法，包括如下步驟：步驟1，建立減振器模型：寫出減振器運動方程并通過參數重定義從而獲得標準形式模型；步驟2，評估減振系統和隔離系統同時減振的可行性：通過所提出方法可獲得一系列減振系統的特性，減振系統和隔離系統可同時減振的可行性和減振量等信息；步驟3，隔離系統參數設計：依據所提出的ε?領域法，保證振動對減振系統和隔離系統的傳遞同時得到衰減并且衰減性能保持一致；步驟4，減振器減振性能評估：依據第3步方法選取相應的ε值，然后再按照步驟2中的方法開展可行性評估，最后依據評估結果確定最終的隔離系統參數或者給出不同的備選方案。本發明可使現有減振器減振性能得到顯著提升。

技術領域

本發明屬于振動減振器設計領域，具體涉及一種可全局優化以提高減振器性能的設計方法。

背景技術

自經典的無阻尼吸振器發明以來，減振器已獲得了廣泛應用，例如用于高樓和塔型建筑的吸振，列車、飛機系統的減振等。這類以阻尼吸收振動傳導的方式通常稱為被動減振。而被動減振器主要用于降低穩態振動量，當用于單一頻率時可以是無阻尼的，但其只能作用于此單一固定頻率并且有無限長瞬態響應時間的缺點。為克服這個缺點，通常需要加入阻尼，盡管這會使振動量不能完全吸收，但瞬態響應可以大大得以改善，并且可以在較大頻率段內獲得性能提升。但是，如果振動源的頻率超出減振器的有效頻段，這類有阻尼的被動吸振器的性能將會急劇下降。同時，被動減振器不能用于系統特性變化以及低頻率段的場合。此時，通常采用主動或半主動(如主動-被動、自適應-被動等)的方法來處理相應的振動問題。

針對主動或半主動振動控制技術，Williams,K.A.等人在2005年“Dynamicmodeling ofa shape memory alloy adaptive tuned vibration absorber”中介紹了一種利用形狀記憶合金來達到自適應振動隔離的設計方法。實際上，自適應調節技術早在2000年Kim,J.等人在文獻“New shunting parameter tuning method for piezoelectricdamping based on measured electrical impedance”中就采用壓電材料實現自適應調節減振器參數的技術。然而，從設計角度看，不管是主動、被動還是自適應減振器，設計目標均是找到一組減振器參數，使得振動傳遞得以隔離或衰減。具體地，任一減振器的模型可以簡化為一個兩自由度的質量塊-彈簧-阻尼器系統，見圖1，圖中d表示外界振動，u表示設計輸入，x₁和x₂為兩質量塊(相對于平衡位置)的位移，m₁,k₁和c₁代表減振系統的參數，m₁表示減振系統的質量，k₁表示減振系統的彈簧剛度，c₁表示減振系統的阻尼器系數；m₂,k₂和c₂代表需要設計的隔離系統參數，m₂表示隔離系統的質量，k₂表示隔離系統的彈簧剛度，c₂表示隔離系統的阻尼器系數；減振器設計正是通過合適的m₂,k₂and c₂(稱為隔離系統)的設計，使得振動d對底座(陰影部分，稱為減振系統)的振動傳遞最小甚至隔離。