[發(fā)明專利]一種用于低頻彈性波的減振方法、系統(tǒng)以及減振裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810373244.2
• 申請(qǐng)日: 2018-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN108691938B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高赫軒;向志海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): F16F7/00
• 分類號(hào): F16F7/00
• 代理公司: 北京智匯東方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11391
• 代理人: 康正德;陳智勇

本發(fā)明提供了一種用于低頻彈性波的減振方法、系統(tǒng)以及減振裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案根據(jù)彈性波的特征和減振需求構(gòu)造減振裝置，對(duì)減振裝置的形狀、尺寸和材料參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得當(dāng)采用所述減振裝置作為彈性波的傳播空間時(shí)，彈性波控制方程的變換近似滿足不變性，從而在進(jìn)行減振時(shí)，彈性波從所述減振裝置的位于彈性波向待隔振部件傳播的路徑上的端面入射至所述減振裝置后，彈性波的傳播方向發(fā)生彎曲，彈性波能夠沿著所述減振裝置的內(nèi)部傳播到所述減振裝置的另一個(gè)端面，從而改變彈性波的傳播方向，減少傳播至待隔振部件的彈性波，以實(shí)現(xiàn)減振。本發(fā)明的技術(shù)方案對(duì)332?1800Hz頻帶范圍內(nèi)的低頻彈性波具有顯著的減振效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及減振技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于低頻彈性波的減振方法、系統(tǒng)以及減振裝置。

背景技術(shù)

減振是工程上為了減少機(jī)械振動(dòng)對(duì)機(jī)器、結(jié)構(gòu)或儀表設(shè)備正常工作的影響、防止振動(dòng)危害而采取的主要措施。減振可分為主動(dòng)減振和被動(dòng)減振。主動(dòng)減振又稱積極減振，主要由振動(dòng)探測(cè)裝置、控制裝置、動(dòng)作器等元件組成，工作時(shí)消耗外部能源，由振動(dòng)探測(cè)裝置首先探測(cè)振動(dòng)方向和動(dòng)能，控制裝置控制動(dòng)作器作功，抵消振動(dòng)。被動(dòng)減振又稱消極減振，主要由彈性元件和阻尼裝置組成，工作時(shí)不消耗外部能源，只是耗散或暫時(shí)儲(chǔ)存能量。被動(dòng)減振有隔振和吸振等。隔振又可分為主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振。

使用傳統(tǒng)均勻材料進(jìn)行被動(dòng)隔振時(shí)，均勻材料令自身一階共振頻率遠(yuǎn)低于激勵(lì)頻率，從而減弱來(lái)自地面的激勵(lì)。因此，均勻材料的支承剛度越小，一階共振頻率越小，則減振的效果越好。但是在一些實(shí)際工程應(yīng)用場(chǎng)合中，例如橋梁支撐、星箭適配器等等，并不能一味的降低支承剛度，此時(shí)，存在支承剛度和減振程度之間的矛盾。

近年來(lái)興起的聲學(xué)超穎材料(Acoustic Metamaterial)和聲子晶體通過(guò)遠(yuǎn)小于振動(dòng)波長(zhǎng)的微結(jié)構(gòu)的周期性分布，利用局部共振現(xiàn)象和布拉格散射機(jī)理產(chǎn)生帶隙，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)頻譜中某一部分頻段的隔離。但是這種材料存在隔離的頻帶窄的問(wèn)題。

繞波方法是通過(guò)設(shè)計(jì)材料屬性在空間的分布來(lái)改變彈性波傳播的路徑，令其繞過(guò)需要隔振的部件而實(shí)現(xiàn)減振的一種方法。該方法起源于電磁波和聲波繞波控制方面的研究，即通過(guò)變換方法將原來(lái)的均勻場(chǎng)變換為跟隨空間變形的彎曲場(chǎng)。由于電磁波和聲波方程在變換前后的形式保持不變，即，具有不變性，所以可以通過(guò)變換前后方程的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)計(jì)算變形之后的材料參數(shù)，完成繞波材料的設(shè)計(jì)。但是，彈性波控制方程與電磁波和聲波的控制方程不同，在均勻場(chǎng)至彎曲場(chǎng)的變換中，彈性波控制方程在變換前后的形式將會(huì)發(fā)生改變，即，不具有變換前后的不變性，所以無(wú)法滿足繞波材料的設(shè)計(jì)條件。而且，彈性波的頻率越低，方程就越不滿足不變性的要求。所以傳統(tǒng)的變換方法并不適用于設(shè)計(jì)低頻彈性波的繞波材料。

因此，亟需一種適用于低頻彈性波的減振方法和裝置，其在保證待隔振部件所需的支承剛度的同時(shí)，能夠有效地減少較寬頻帶范圍內(nèi)的低頻彈性波所引起的待隔振部件的振動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問(wèn)題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的用于低頻彈性波的減振方法和相應(yīng)的裝置。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一方面，提供了一種用于低頻彈性波的減振方法，適用于減少由激勵(lì)源產(chǎn)生的彈性波所引起的待隔振部件的振動(dòng)，包括：