多振动模式吸振超结构的设计与减振性能试验

摘要

为拓展吸振装置的设计思路，并验证超结构理念在吸振方面的可行性，提出了一种能够在不同激励频率下产生多个振动模式的强非线性吸振超结构。设计并加工了由硬刚度非线性主振子和该吸振超结构组成的试验装置，通过在宽频带内进行定频简谐激励试验，获得主振子的幅频响应曲线。研究结果显示，超结构能够有效降低具有不同刚度的主振子的振幅。通过波形分析揭示了超结构的4种振动模式。当激励频率较低时，超结构具有和普通弹簧类似的振动模式。但是，当采用不同刚度的弹簧构造主振子且激励频率相对较高时，超结构中的某一个壁板的振幅会远小于其他壁板，从而产生另外3种振动模式，而产生极小振幅的壁板位置与激励频率有关。此外，通过在超结构上安装永磁铁使其具有双稳态特征，并进行了扫频振动试验。研究发现，永磁铁可以抑制由于超结构线性刚度导致主振子的双峰现象，其中高频共振峰几乎被完全消除。本文提出的超结构在较宽频带内实现了高效的振动吸收，并展现出了丰富的动力学行为。超结构超高的设计自由度，能够为吸振研究提供广阔的发展空间。

关键词

多模式 / 超结构 / 吸振 / 振动试验 / 强非线性

基金资助

国家自然科学基金项目(12372021,12172246)