X型准零刚度隔振器的隔振特性分析
2020-05-21于永恒张义民武志花
东北大学学报(自然科学版) 2020年5期
姚 国, 于永恒, 张义民, 武志花
(1.东北大学 机械工程与自动化学院, 辽宁 沈阳 110819; 2.沈阳化工大学 装备可靠性研究所, 辽宁 沈阳 110142)
在许多工程领域中,非线性隔振通常是一个关键问题.非线性隔振分为主动式和被动式,被动隔振器[1]由于具有可靠性高、外部能量零输入、结构简单等优点在许多领域得到了广泛应用,如车辆[2]、航天器[3]和精密仪器[4]等.近几年,准零刚度(quasi-zero stiffness,QZS)非线性隔振器以其优异的综合性能吸引了众多学者的关注[5].典型的非线性QZS隔振器在设计载荷质量m下,在其平衡位置处将正刚度kv和负刚度kh单元组合起来.QZS隔振器在静平衡位置具有高静低动的刚度特性,QZS隔振器具有较低的主共振频率和较小的静挠度,从而实现了高承载能力的低频隔振.
QZS隔振器可由多种方式实现,近些年,学者们提出了多种具有QZS特性的隔振系统模型.Cheng等[5]提出了一种几何非线性阻尼器,并将其应用于QZS隔振器中,以提高其低频隔振性能.Zhou等[6]提出了一种具有准零刚度特性的扭转隔振器,用于衰减轴系中扭转振动的传递,同时也起到了轴系间的耦合作用.Sun等[7]提出了一种多方向QZS剪刀形结构,并与已有的QZS隔振器进行了隔振效果对比.
为了提高QZS隔振器的低频隔振性能,本文采用了一种X型结构并将其应用于QZS型隔振器的设计中.首先,应用静力学和泰勒公式得到了弹簧的刚度特性曲线,得出了准零刚度产生的条件.其次,通过对X型结构的受力分析建立了系统的动力……
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