【摘要】：非線性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)是一種具有純非線性剛度的吸振器,有輕質(zhì)、結(jié)構(gòu)簡單、吸振效率高等特點,因此擁有廣泛的應(yīng)用前景。得益于其不存在預(yù)設(shè)的固有頻率,NES能實現(xiàn)寬頻吸振,但是它對于輸入能量的范圍卻有一定要求,這使得其吸振效能往往會在激勵力大幅變化的環(huán)境下有所降低。本文通過對傳統(tǒng)NES進行改進,研究了幾種改進后的純非線性吸振器在激勵幅值大幅變化環(huán)境下的吸振效能,并重點分析了其在主結(jié)構(gòu)產(chǎn)生高分支響應(yīng)后的吸振效能變化以及其對高分支響應(yīng)的抑制效果。主要內(nèi)容如下:針對傳統(tǒng)NES易在大幅激勵下失效的缺點,提出了一種可變剛度NES。在系統(tǒng)受簡諧激勵時,基于復變量-平均法求得系統(tǒng)的慢變方程,對求得的解進行了穩(wěn)定性判斷,并與使用四階龍格-庫塔法計算出的結(jié)果進行對比,驗證了所推導近似系統(tǒng)的正確性。當簡諧激勵幅值較小時,NES表現(xiàn)出良好的減振效果,并且,耦合系統(tǒng)在整個激勵頻帶內(nèi)都能得到穩(wěn)定解。隨著簡諧激勵幅值的增大,響應(yīng)中開始出現(xiàn)不穩(wěn)定解,其對應(yīng)頻帶也逐漸變寬,并且在部分頻帶內(nèi)出現(xiàn)高分支響應(yīng)。激勵幅值的進一步增大促成了高分支與低分支的合并,這極大地降低了NES的吸振效能。通過合理減小NES的剛度可以消除高分支,從而提高NES的吸振效能。而在沖擊激勵下,合理減小NES的剛度也能有效增大NES對于輸入能量的選擇范圍。利用串聯(lián)兩自由度NES抑制單自由度主結(jié)構(gòu)的振動,重點分析了串聯(lián)NES對高分支響應(yīng)的抑制作用。運用復變量-平均法,推導出耦合系統(tǒng)的慢變方程,并獲得其頻率響應(yīng)曲線。在不同激勵幅值下,對比研究了單自由度NES和串聯(lián)兩自由度NES對主結(jié)構(gòu)的振動抑制效果,結(jié)果表明,串聯(lián)NES能夠在較大激勵幅值范圍內(nèi)保持較高吸振效能,并能在一定程度上抑制高分支響應(yīng)。另外,在小幅激勵時,調(diào)整一級NES參數(shù)對主結(jié)構(gòu)的響應(yīng)影響較為明顯;而在大幅激勵時,二級NES參數(shù)對減振效果影響較大。研究了一種含有電磁斥力裝置的變非線性吸振器的吸振效能。利用線性負剛度裝置抵消電磁力中的線性項以實現(xiàn)具有純非線性剛度的NES,進而,通過控制電磁線圈中的電流,使吸振器的剛度能夠按照某一規(guī)律交替呈現(xiàn)純非線性和弱非線性,從而實現(xiàn)變非線性吸振器。隨著激勵幅值的提高,變非線性吸振器逐漸表現(xiàn)出超過NES及弱非線性吸振器的減振效果。研究結(jié)果表明,控制吸振器純非線性與弱非線性剛度的持續(xù)時間以及在一定范圍內(nèi)改變?nèi)醴蔷�性剛度的對應(yīng)電流可以調(diào)節(jié)變非線性吸振器的吸振效能。當調(diào)整參數(shù)使連接NES的主結(jié)構(gòu)出現(xiàn)高分支響應(yīng)時,在該條件下變非線性吸振器的吸振效能也出現(xiàn)了一定程度上的降低,但經(jīng)過合理的參數(shù)優(yōu)化,仍能表現(xiàn)出比同條件下的NES及弱非線性吸振器更強的吸振效能。
【圖文】：

圖 1-1 橋梁受風載產(chǎn)生扭振效控制手段往往有振源消振、傳播過程隔振、對主等，，如圖 1-2 所示。振源消振即通過手段從振動的法消除或降低因轉(zhuǎn)子因形狀誤差，或質(zhì)量分布不均

振動控制手段示意圖
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB535

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本文編號：2626651