非线性能量汇(nonlinear energy sink, NES)在被动控制中有着广阔的应用前景,然而这一领域的研究主要集中在单向吸振器上,这限制了其在实际应用中对多向振动的适用性。设计了一种多向NES,利用相互正交的两组钢丝绳结构,实现了单振子空...
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非线性能量汇(nonlinear energy sink, NES)在被动控制中有着广阔的应用前景,然而这一领域的研究主要集中在单向吸振器上,这限制了其在实际应用中对多向振动的适用性。设计了一种多向NES,利用相互正交的两组钢丝绳结构,实现了单振子空间任意方向自适应吸振。基于拉格朗日方程建立了系统多向振动控制方程,采用了谐波平衡法对稳态响应进行近似解析分析,并利用四阶龙格-库塔法进行数值验证,其后研究了多向NES的减振效果。结果表明,多向单振子NES能够有效地抑制多向振动,对任意单向激励也同样有效。该研究为NES在多向振动控制中的应用及设计提供了参考。
非线性能量汇(nonlinear energy sink,NES)具有减振频带宽、减振效果好等诸多优点.但是NES没有线性刚度的特征导致其难以驱动大重量的NES振子,从而难以应用于对大型工程结构的减振.因此,将NES以高效和便捷的方式应用于工程减振,仍然是...
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非线性能量汇(nonlinear energy sink,NES)具有减振频带宽、减振效果好等诸多优点.但是NES没有线性刚度的特征导致其难以驱动大重量的NES振子,从而难以应用于对大型工程结构的减振.因此,将NES以高效和便捷的方式应用于工程减振,仍然是有待研究的问题.将NES以胞元的形式装配于振动的主结构中,通过多个NES胞元的共同作用,是一种有前景的减振策略.文章在偏心转子激励下,探究了多个NES胞元对远大于单个NES自身重量的振动结构的减振效果,分析了多个NES胞元耦合主结构组成的系统的整体响应特征.建立了NES胞元减振系统的运动微分方程,采用复化平均法(complexification-averaging,CxA)导出系统的慢不变流形及稳态响应满足的近似解析表达式,通过慢变流形的扰动运动微分方程对稳态解进行稳定性分析,再利用伪弧长法获得系统响应的近似解,分析了NES胞元的减振规律及系统响应规律,最后利用龙格-库塔(Runge-Kutta,R-K)法进行数值验证.结果表明,通过多个NES胞元共同作用,能够有效控制较大重量的主系统振动,而且减振效率随NES胞元个数和重量的增加而显著提高,共振区的响应状态随着胞元个数的增加从稳定状态、强调制状态、稳定状态依次变化.因此,本研究有助于推动NES的工程应用.
平直机翼和卫星太阳能帆板等结构通常简化为矩形悬臂板,在实际应用中,这些结构通常会面临复杂的弯曲和扭转耦合振动问题,尤其在共振情况下,可能导致结构损伤甚至失效.目前,针对这类结构的共振抑制研究大多集中于弯曲振动的控制,对于弯扭耦合振动的研究相对较少.文章探索了分布式非线性能量汇(nonlinear energy sink,NES)对这类结构弯扭两种共振模式及多个共振模态耦合的抑振效果.首先,基于广义哈密顿原理和牛顿法,建立了含分布式NES胞元的矩形悬臂板弯扭耦合振动的动力学模型.然后,采用伽辽金截断法得到弯扭耦合振动离散方程,并使用谐波平衡法计算稳态响应,利用龙格库塔法进行验证.最后,通过对比不同NES胞元参数的控制效果,讨论了参数对悬臂板结构减振效果的影响规律.研究结果表明,相同NES质量下提高吸振器非线性刚度和恰当阻尼条件下,可以显著提高弯扭耦合振动控制效果.这些结果为矩形悬臂板类结构的弯扭耦合振动抑制提供了新的思路和理论依据,也为该类结构的被动控制策略的优化设计提供了有价值的参考.
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