基于欧拉梁的准零刚度隔振系统动力特性分析 被引量：11

1

作者 高双 朱翔 +1 位作者 谌宗琦 李天匀 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第21期2869-2876,共8页

将两端受轴向压力的欧拉梁和线性弹簧并联,组成一个具备高静刚度和低动刚度的准零刚度隔振器。通过对隔振系统进行静力分析,给出系统具备准零刚度特性所需的条件。利用谐波平衡法求解系统的振动微分方程,分析系统的幅频特性,给出了系统... 将两端受轴向压力的欧拉梁和线性弹簧并联,组成一个具备高静刚度和低动刚度的准零刚度隔振器。通过对隔振系统进行静力分析,给出系统具备准零刚度特性所需的条件。利用谐波平衡法求解系统的振动微分方程,分析系统的幅频特性,给出了系统的力传递率,讨论了阻尼、激励力等参数对系统传递率的影响。最后分析了该隔振系统的跳跃频率。研究结果表明:激励力以及初始偏移量的增大会使系统的隔振效果变差,因此要控制激励力的大小并尽量避免超载;阻尼比的选取需要综合考虑高频的隔振效果和有效隔振频率范围。 展开更多

关键词 欧拉梁 准零刚度系统 谐波平衡法 力传递率 跳跃频率

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准零刚度系统力传递率特性及实验研究 被引量：1

2

作者 杨庆超 楼京俊 +1 位作者 朱石坚 刘树勇 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2014年第3期19-23,共5页

建立了准零刚度系统的一般理论模型,讨论了系统在静平衡位置达到准零刚度的条件以及静平衡位置附近力与位移的关系。分析了准零刚度系统的幅频特性、跳跃频率及力传递率的特性,讨论了力传递率随激励力幅值、系统阻尼和系统刚度的变化趋... 建立了准零刚度系统的一般理论模型,讨论了系统在静平衡位置达到准零刚度的条件以及静平衡位置附近力与位移的关系。分析了准零刚度系统的幅频特性、跳跃频率及力传递率的特性,讨论了力传递率随激励力幅值、系统阻尼和系统刚度的变化趋势。设计并搭建了准零刚度试验台架,通过与线性系统的对比验证了准零刚度系统对低频振动隔离影响的优越性。 展开更多

关键词 准零刚度系统 力传递率特性 幅频特性

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基于磁路分析的双环永磁铁型隔振系统的设计

3

作者 俞翔 柴凯 +1 位作者 杨云生 丰少伟 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期1333-1341,共9页

本文通过并联具有负刚度特性的双环永磁铁和线性正刚度弹簧,设计了一种新型磁力准零刚度隔振器。首先,分析了双环永磁铁的磁路和磁导,结合磁通连续性原理和NdFeB的工作特性,用虚位移法建立了双环永磁铁轴向磁力的解析数学模型;然后,通过... 本文通过并联具有负刚度特性的双环永磁铁和线性正刚度弹簧,设计了一种新型磁力准零刚度隔振器。首先,分析了双环永磁铁的磁路和磁导,结合磁通连续性原理和NdFeB的工作特性,用虚位移法建立了双环永磁铁轴向磁力的解析数学模型;然后,通过Maxwell软件对解析模型的准确性进行了验证,并分析了磁环结构参数对轴向刚度的影响;最后,建立了双环永磁铁型准零刚度隔振系统的运动力学模型,并研究了阻尼及激励幅值对隔振系统的幅频特性和位移传递率的影响。结果表明:相比等效线性隔振系统,双环永磁铁型准零刚度隔振器结构紧凑,非接触无摩擦,隔振频带更宽,幅值衰减率更大,隔振性能更优越。 展开更多

关键词 双环永磁铁 准零刚度 隔振系统 磁路分析 虚位移法

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弹性元件压缩量对准零刚度系统特性的影响

4

作者 杨庆超 季立军 楼京俊 《四川兵工学报》 CAS 2014年第9期127-129,共3页

建立了正、负刚度弹性元件均具有压缩量时准零刚度系统的一般理论模型,分析了系统在静平衡位置达到准零刚度的条件。在静平衡位置达到准零的情况下,从提高系统稳定性和有效工作范围两方面,分析了正、负刚度弹性元件压缩量对系统刚度特... 建立了正、负刚度弹性元件均具有压缩量时准零刚度系统的一般理论模型,分析了系统在静平衡位置达到准零刚度的条件。在静平衡位置达到准零的情况下,从提高系统稳定性和有效工作范围两方面,分析了正、负刚度弹性元件压缩量对系统刚度特性的影响;讨论了如何调节正、负弹性元件压缩量从而使系统始终处于理想工作状态,对准零刚度系统的工程应用提供了理论指导。 展开更多

关键词 准零刚度系统 弹性元件 压缩量

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柔性基础准零刚度隔振系统动力学特性分析 被引量：10

5

作者 杨庆超 柴凯 +1 位作者 楼京俊 李爽 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期70-74,共5页

为解决工程实践中的低频振动问题,提出了利用柔性基础准零刚度隔振系统对其进行隔离的方法。根据舰船装备实际情况,建立了柔性基础准零刚度隔振系统的动力学模型,利用谐波平衡法和平均法对动力学方程进行了求解,得到了谐波力激励下系统... 为解决工程实践中的低频振动问题,提出了利用柔性基础准零刚度隔振系统对其进行隔离的方法。根据舰船装备实际情况,建立了柔性基础准零刚度隔振系统的动力学模型,利用谐波平衡法和平均法对动力学方程进行了求解,得到了谐波力激励下系统的幅频特性曲线和力传递率。研究了不同激励力幅值、质量比和阻尼比对系统隔振性能的影响。仿真结果表明,相比相应的等效线性隔振系统,通过适当地减小激励幅值和适当地增大质量比、阻尼比,柔性基础准零刚度隔振系统具有更优越的低频隔振性能,隔振起始频率较低,振动衰减率较大。 展开更多

关键词 准零刚度 谐波平衡法 平均法 力传递率 隔振系统

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准零刚度隔振平台的冲击响应及能量分析

6

作者 刘彦琦 顾黄森 +3 位作者 宋春芳 汪新 邓二杰 王友会 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期16-22,共7页

本文对准零刚度(Quasi-zero stiffness, QZS)隔振平台进行了冲击响应及能量分析,详细分析了系统的时域冲击响应以及系统能量损耗特性。首先建立了冲击激励下系统的非线性动力学方程,数值分析了QZS隔振平台系统的时域冲击响应,并与相应... 本文对准零刚度(Quasi-zero stiffness, QZS)隔振平台进行了冲击响应及能量分析,详细分析了系统的时域冲击响应以及系统能量损耗特性。首先建立了冲击激励下系统的非线性动力学方程,数值分析了QZS隔振平台系统的时域冲击响应,并与相应的线性系统进行对比分析。之后以系统能量损耗速度作为系统缓冲性能的评价指标,分析了阻尼及结构参数对系统缓冲性能的影响。研究表明:QZS系统的位移响应幅值高于相应的线性系统,但QZS隔振系统位移响应的衰减速度快于线性系统,衰减所需的周期数少于线性系统。另外,阻尼有助于提高系统的缓冲效果,刚度比和倾斜角并不会对系统缓冲性能造成较大影响。 展开更多

关键词 准零刚度 隔振系统 冲击响应 能量损耗

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基于准零刚度机构与间接力控制的恒拉力系统设计与分析

7

作者 杨杰 任天华 +3 位作者 姜与 刘英辉 甄冬 李琳 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第2期1-7,共7页

现有的悬吊式微低重力模拟恒拉力系统常采用力传感器数值作为反馈直接控制系统,但实际情况下力作为反馈信号常会产生突变,影响系统控制精度。为了改进刚性控制策略下系统稳定性差与大冲击条件下力误差大的状况,文中设计了包含准零刚度... 现有的悬吊式微低重力模拟恒拉力系统常采用力传感器数值作为反馈直接控制系统,但实际情况下力作为反馈信号常会产生突变,影响系统控制精度。为了改进刚性控制策略下系统稳定性差与大冲击条件下力误差大的状况,文中设计了包含准零刚度机构的恒拉力系统,通过控制准零刚度机构长度间接对恒拉力系统输出拉力进行控制。对准零刚度机构进行受力分析,明确影响准零刚度机构性能的关键指标和准零刚度机构的工作行程区间,建立恒拉力系统动力学模型,设计控制系统。为了验证系统控制精度与系统抗干扰性能,进行了动力学联合仿真对设计进行验证,仿真结果表明:该恒拉力系统拉力的控制误差可控制在2%以内,且具有较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 准零刚度 恒拉力机构 微重力模拟 重力补偿

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非线性准零刚度文物隔震系统动力特性分析

8

作者 孙刚 柏文 +2 位作者 戴君武 蔡粮锴 赵守江 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2024年第1期168-177,共10页

为实现地震时浮放文物的安全防护,对一种非线性准零刚度隔震系统进行动力分析。构建隔震系统的刚度模型与运动平衡方程,使用谐波平衡法与牛顿迭代联合法进行理论分析,并使用四阶龙格-库塔(Runge-Kutta,R-K)数值分析法对运动平衡方程在... 为实现地震时浮放文物的安全防护,对一种非线性准零刚度隔震系统进行动力分析。构建隔震系统的刚度模型与运动平衡方程,使用谐波平衡法与牛顿迭代联合法进行理论分析,并使用四阶龙格-库塔(Runge-Kutta,R-K)数值分析法对运动平衡方程在简谐激励和地震动激励作用下进行数值分析。结果表明:非线性准零刚度文物隔震系统在简谐激励作用下,在外激励频率为低频阶段时,系统的响应存在不稳定区域,提高系统的阻尼比和刚度都会降低系统的不稳定区域范围以及系统的振幅响应峰值,使其趋于线性隔震系统的特征;增加系统的阻尼比可以降低隔震系统的有效起始频率,但在隔震有效频带范围内增加系统的阻尼比会使系统的传递系数增大;增加弹簧刚度会增大隔震系统有效初始频率,但可以降低系统在低频阶段的振幅响应,但在隔震系统有效频带范围内会增大系统的传递系数。数值分析表明隔震系统在不稳定区域范围内只存在2个稳定解,系统的响应状态与系统初始状态相关;系统在实际地震动激励作用下能显著降低输入地震动的加速度响应;隔震系统的减震系数对于长周期成分较少的地震动输入峰值变化不敏感,但对于长周期成分较多的地震动输入峰值变化较为敏感,表明系统对于短周期地震动的隔震性能更好,与在简谐激励作用下的理论分析结果一致。 展开更多

关键词 非线性准零刚度系统 文物 隔震 地震 传递系数

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OPCL控制方法在准零刚度隔振系统中的应用研究 被引量：3

9

作者 左兆伦 俞翔 +1 位作者 柴凯 杨庆超 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期129-136,258,共9页

为了降低船舶动力机械的振动噪声和线谱信号,解决常见线谱控制方法存在的小能量控制混沌化、变工况下持续混沌化和小振幅混沌化的难题,采用开环加闭环(OPCL)控制方法进行了两自由度准零刚度隔振系统的吸引子迁移控制和广义混沌同步化研... 为了降低船舶动力机械的振动噪声和线谱信号,解决常见线谱控制方法存在的小能量控制混沌化、变工况下持续混沌化和小振幅混沌化的难题,采用开环加闭环(OPCL)控制方法进行了两自由度准零刚度隔振系统的吸引子迁移控制和广义混沌同步化研究。首先,建立了两自由度准零刚度隔振系统的动力学模型,进行了全局性态分析;然后,利用OPCL控制方法将系统从大振幅吸引子迁移至小振幅吸引子,从而减小了系统振幅;最后,在单向耦合系统中,利用OPCL控制方法施加主动控制,实现了系统在大参数范围内的小振幅广义混沌同步化。结果表明,将OPCL控制方法应用于两自由度准零刚度隔振系统的吸引子迁移控制和广义混沌同步化,能够同时实现隔振系统的线谱控制和振动隔离,从而进一步扩大了OPCL控制方法的应用范围。 展开更多

关键词 开环加闭环 准零刚度 隔振系统 吸引子迁移 混沌同步化 线谱控制

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准零刚度隔振系统倍周期分岔研究 被引量：3

10

作者 杨庆超 楼京俊 +1 位作者 刘树勇 李海峰 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2013年第5期1022-1025,共4页

针对船舶机械隔振系统的特点,建立了准零刚度隔振系统动力学方程.运用谐波平衡法对系统的幅频特性及系统变分方程的稳定性进行了分析,从而得到了系统倍周期分岔点,运用延拓法得到了系统随激励力及准零刚度系统阻尼变化时的倍周期分岔规律.

关键词 准零刚度 隔振系统 倍周期分岔

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基于双稳定层合板的准零刚度隔振系统 被引量：1

11

作者 邓泽华 李昊 周徐斌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第21期116-125,共10页

根据并联负刚度机构来降低系统总体刚度的原理,利用双稳定复合材料层合板自身的负刚度特性与线性弹簧串联组成新的负刚度机构,提出了一种具有静刚度可调节性的准零刚度(QZS)隔振系统。对提出的准零刚度隔振系统的力学原理进行了说明,利... 根据并联负刚度机构来降低系统总体刚度的原理,利用双稳定复合材料层合板自身的负刚度特性与线性弹簧串联组成新的负刚度机构,提出了一种具有静刚度可调节性的准零刚度(QZS)隔振系统。对提出的准零刚度隔振系统的力学原理进行了说明,利用Hamilton原理推导了系统的静力学与动力学理论模型。采用理论和有限元方法分析了隔振系统的刚度特性,结果显示提出的隔振系统在保证准零刚度特性的基础上,能够通过串、并联线性弹簧的刚度匹配实现不同的静刚度特性。对制备出的原理样机进行了刚度特性和隔振性能验证实验。刚度实验测得的力-位移曲线与仿真结果吻合良好。隔振实验表明,设计出的准零刚度隔振系统能够有效拓宽具有相同正刚度的线性隔振系统的隔振频带。基于实验结果,结合理论模型对隔振性能的影响因素进行了分析和讨论。 展开更多

关键词 负刚度 准零刚度(QZS) 隔振系统 双稳定层合板

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新型准零刚度隔振系统承载力与隔振性能分析

12

作者 顾永强 宫云龙 田志昌 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2022年第S01期1056-1061,共6页

为实现大载荷和低频振动的工作条件下系统对水平隔振的需求,基于施加轴向力使杆件水平向刚度变化,设计了一种准零刚度系统。通过对隔振系统施加预应力,使其具有高静刚度与低动刚度的特性,以达到隔振的目的。通过对设计的刚度元件进行定... 为实现大载荷和低频振动的工作条件下系统对水平隔振的需求,基于施加轴向力使杆件水平向刚度变化,设计了一种准零刚度系统。通过对隔振系统施加预应力,使其具有高静刚度与低动刚度的特性,以达到隔振的目的。通过对设计的刚度元件进行定性分析,确定了影响水平刚度的因素。对隔振系统中钢架进行承载力试验,描述了试验过程中随荷载的施加结构的试验现象。使用ANSYS对试验钢架进行建模,对其进行承载力试验模拟,并与试验结果进行对比分析,并分析横向拉索对隔振系统承载力与承载力刚度的影响。求解弹性与塑性阶段,系统模型的隔振能力。利用预应力模态分析,得到准零刚度系统一阶频率(水平振动)随竖向载荷的变化曲线,体现改变竖向载荷对隔振系统模态(水平)的影响。 展开更多

关键词 准零刚度 隔振系统 高静低动 刚度特性 加载分析

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非线性准零刚度系统分岔控制方法

13

作者 蔡福建 邵敏强 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期686-692,共7页

以超稳定车载隔振平台为依托,建立环绕式侧向弹性支撑构成的准零刚度系统,研究该系统的非线性动力学特性和振动主动调节方法,以获得优异的振动隔离效果。根据系统总体刚度和位移关系确定系统结构参数,采用谐波平衡法求解获得系统动力学... 以超稳定车载隔振平台为依托,建立环绕式侧向弹性支撑构成的准零刚度系统,研究该系统的非线性动力学特性和振动主动调节方法,以获得优异的振动隔离效果。根据系统总体刚度和位移关系确定系统结构参数,采用谐波平衡法求解获得系统动力学响应规律和非线性幅频响应函数。进一步对系统的非线性分岔特性进行主动控制方法研究,获得准零刚度系统的分岔控制方法,通过选取适当的控制参数消除系统分岔。仿真结果表明:分岔控制方法在合适的控制参数下能有效消除分岔以及达到振动抑制的效果。 展开更多

关键词 振动控制 准零刚度系统 非线性特性 分岔控制

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准零刚度振动系统反馈控制动态特性及试验研究 被引量：1

14

作者 苏攀 吴杰长 +3 位作者 刘树勇 杨庆超 柴凯 张帅 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期501-511,共11页

本文分析了准零刚度系统的力学特性,针对正负刚度弹簧刚度系数相等和均不相等两种不同的配置,得出了相应的刚度曲线。建立了准零刚度振动系统反馈控制模型,推导了该系统的幅频特性解析式,得到了两种不同配置的幅频特性曲线,观察到了幅... 本文分析了准零刚度系统的力学特性,针对正负刚度弹簧刚度系数相等和均不相等两种不同的配置,得出了相应的刚度曲线。建立了准零刚度振动系统反馈控制模型,推导了该系统的幅频特性解析式,得到了两种不同配置的幅频特性曲线,观察到了幅频曲线上存在低频段和高频段两个共振区。研究了反馈增益对系统幅频特性的影响,随着反馈增益的增加,第二共振峰值逐渐减小直至消失,而第一共振峰值变化不明显。设计了低频激振下准零刚度振动系统反馈控制试验方案,研究了延时和干扰对反馈控制效果的影响,设计了延时测试试验和滤波环节。在此基础上对反馈激振力进行相位超前补偿和滤波处理,得到了不同反馈控制增益下的试验曲线。试验结果表明,具有相位超前补偿和滤波处理的反馈控制能够有效地抑制振动。 展开更多

关键词 准零刚度振动系统 反馈控制 延时补偿 滤波处理

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基于双相准零刚度系统的缓冲隔振超结构设计

15

作者 王笑 康骁 《导弹与航天运载技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第5期20-27,共8页

火箭火工分离过程产生的较大冲击易对箭体搭载设备产生危害进而影响飞行安全,设计相关缓冲支撑装置对保障设备在冲击环境下的使用安全具有重要意义。引入基于软硬相复合的双相准零刚度单元的缓冲隔振超结构,该结构由聚乳酸(PolylacticAc... 火箭火工分离过程产生的较大冲击易对箭体搭载设备产生危害进而影响飞行安全,设计相关缓冲支撑装置对保障设备在冲击环境下的使用安全具有重要意义。引入基于软硬相复合的双相准零刚度单元的缓冲隔振超结构,该结构由聚乳酸(PolylacticAcid,PLA)准零刚度非线性骨架以及橡胶填充物组成。利用解析手段结合动力有限元数值仿真对该缓冲结构的承载、隔振、缓冲功能进行了设计,并对分离过程的冲击响应进行了计算分析。分析结果表明该结构具有良好的缓冲隔振效果,及良好的变形恢复能力。该研究为火箭火工分离过程的设备缓冲隔振设计提供了理论及技术支撑。 展开更多

关键词 准零刚度系统 双相结构 低频隔振 力传递率 冲击响应谱

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准零刚度隔振系统自适应控制

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作者 陈旭超 刁爱民 +1 位作者 杨庆超 柴凯 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第11期79-82,共4页

准零刚度隔振系统由于自身结构的特殊性,在系统参数设计理想的情况下,相比传统线性隔振系统在低频隔振方面应用广泛。但由于其属于非线性系统,系统参数的改变,可能使被隔振设备从小振幅变换到大振幅,不利于设备的正常工作。因此,构建两... 准零刚度隔振系统由于自身结构的特殊性,在系统参数设计理想的情况下,相比传统线性隔振系统在低频隔振方面应用广泛。但由于其属于非线性系统,系统参数的改变,可能使被隔振设备从小振幅变换到大振幅,不利于设备的正常工作。因此,构建两自由度准零刚度隔振系统动力学模型,对其动力学特性进行分析;然后,分析系统在不同参数情况下的相图和功率谱图,设计自适应控制器并分析其稳定性。最后,通过数值仿真得到系统参数发生变化情况下的时间历程图。结果表明,自适应控制算法能使系统在在参数受到干扰的情况下始终运行到理想的小振幅运动状态。 展开更多

关键词 准零刚度 非线性系统 参数自适应

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