[實用新型]一種用于精密儀器低頻減振的局域共振梁結構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202021714378.5
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN212272921U
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設計）人: 董理;郭彭;周奇鄭;高晟耀;張健
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: F16F15/00
• 分類號: F16F15/00;F16F15/02;F16F15/22;F16F7/116
• 代理公司: 武漢維創(chuàng)品智專利代理事務所(特殊普通合伙) 42239
• 代理人: 余麗霞;吳秀蘭

本實用新型公開了一種用于精密儀器低頻減振的局域共振梁結構，所述局域共振梁結構包括簡支梁和安裝在簡支梁上的精密儀器，所述精密儀器隔振安裝在簡支梁上表面；在所述簡支梁上表面上沿軸向還周期布置有M個局域共振元胞，每個局域共振元胞中包含N個吸振器；MN個吸振器等間隔布置，精密儀器布置在任意兩個相鄰的吸振器之間；本實用新型提供一種局域共振梁結構，能夠有效抑制精密儀器的低頻振動，局域共振梁結構由設置在梁上局域共振元胞和精密儀器組成，局域共振元胞中包含若干不同的吸振器，這可以大幅增加吸振器的有效減振范圍和減振效率，達到優(yōu)良的低頻隔振效果。本實用新型結構簡單，便于加工、安裝和后期維護，降低了應用成本。

技術領域

本實用新型涉及低頻振動控制技術領域，特別是一種用于精密儀器低頻減振的局域共振梁結構。

背景技術

振動是影響精密儀器測量精度的重要環(huán)境因素之一，而其中低頻振動又難以消除，影響深遠。因此，對精密儀器的低頻振動進行有效抑制具有十分重要的意義。目前常用的減振方式中，吸振器能夠?qū)崿F(xiàn)低頻寬帶的減振性能而被廣泛研究和運用。吸振器的基本工作原理是在主振系統(tǒng)上的特定位置布置含阻尼、剛度、質(zhì)量的共振子系統(tǒng)即吸振器，吸振器的固有頻率在主振系統(tǒng)的固有頻率附近時，會將主振系統(tǒng)的共振能量轉(zhuǎn)移到吸振器中，從而有效減小主振系統(tǒng)的振幅。而局域共振理念的提出為低頻振動控制問題提供了新的解決思路，局域共振型結構是一種人為構造的周期結構，其減振性能主要依賴于構成單元中微結構的局部共振，由于每個局域共振單元中振子參數(shù)的多樣化可有效拓寬減振頻率的有效范圍。

在實際工程應用過程中，復雜多變的工作環(huán)境對吸振器的有效減振范圍提出了更高的要求，單一類型的吸振器的減振頻帶較窄，面對主振系統(tǒng)變化的工作頻率往往達不到理想的減振效果。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于精密儀器低頻減振的局域共振梁結構，以解決上述技術背景中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種用于精密儀器低頻減振的局域共振梁結構，所述局域共振梁結構包括簡支梁和安裝在簡支梁上的精密儀器，所述精密儀器隔振安裝在簡支梁上表面；在所述簡支梁上表面上沿軸向還周期布置有M個局域共振元胞，每個局域共振元胞中包含N個吸振器；所述的MN(即 M×N)個吸振器等間隔布置，所述精密儀器布置在任意兩個相鄰的吸振器之間；

其中，所述局域共振梁結構滿足式(1)的振動方程：

其中：ρ為簡支梁的密度，A為簡支梁的橫截面積，E為簡支梁的彈性模量，I為梁截面關于中性軸的慣性矩，w(x,t)為坐標x處的梁截面中性軸在時刻t的橫向位移，f(t)為梁在時刻 t受到的橫向外力，f₀(t)為精密儀器對梁的反作用力，f_ij(x_j+ia,t)為梁上從左至右第i個元胞中第j個吸振器對梁的反作用力，x_j+ia為第i個元胞中第j個吸振器在梁上的位置，a為每個局域共振元胞的長度，x_j為每個元胞中第j個吸振器相對于第一個吸振器的距離，δ(x-x₀)和δ(x-x_ij)是單位脈沖函數(shù)，是為了描述精密儀器或者吸振器的反作用力在梁上的作用點。

進一步的，所述簡支梁受到橫向外力可由下式(2)表示：

f(t)＝F₀sinωt (2)

其中，f(t)為簡支梁在t時刻受到的橫向外力，F(xiàn)₀是橫向外力的幅值，ω是橫向外力的激振頻率。

進一步的，在簡支梁受到橫向外力作用時，精密儀器對簡支梁的反作用力通過下式(3) 求得：