為了降低變壓器低頻振動噪聲對小區(qū)居民生活的不利影響,基于準(zhǔn)零剛度技術(shù)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計了可用于變壓器減振降噪的準(zhǔn)零剛度隔振平臺。該平臺由上下平臺、防搖套筒和六個相同的準(zhǔn)零剛度支腿構(gòu)成。其中,準(zhǔn)零剛度支腿由磁性負(fù)剛度彈簧與折疊梁并聯(lián)組成。根據(jù)分析電流假說分析了磁性負(fù)剛度彈簧的磁力和負(fù)剛度性能,并利用有限元循環(huán)加載研究了折疊梁的力學(xué)特性�？紤]防搖套筒引入的摩擦,采用諧波平衡法分析了平臺在力激勵下的寬頻隔振性能。結(jié)果表明:磁性負(fù)剛度彈簧可降低平臺共振頻率,拓寬隔振頻帶,高效抑制了變壓器的振動和噪聲傳遞;摩擦阻尼約束力傳遞率在所有頻帶內(nèi)均小于1,避免產(chǎn)生共振。 

【文章來源】：應(yīng)用力學(xué)學(xué)報. 2020,37(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

準(zhǔn)零剛度變壓器隔振平臺示意圖(b)折疊梁(c)磁性負(fù)剛度彈簧(foldedbeam)(magneticnegativestiffnessspring)

2466應(yīng)用力學(xué)學(xué)報第37卷數(shù)由表2給出。因此，將采用式(7)開展平臺的隔離變壓器低頻振動響應(yīng)分析。表1磁環(huán)參數(shù)Tab.1ParametersofmagneticringsBr1/TBr2/Trin1/mmrin2/mmrout1/mmrout2/mmh1/mmh2/mm1.431.431.51.56613131.431.438.08.015151010表2近似剛度系數(shù)Tab.2Approximatestiffnesscoefficientsk11/Nm-1k3/Nm-3k5/Nm-5-1.5246×1047.0034×108-8.7216×1012(a)有限元模型(finiteelementmodel)(b)磁力解析結(jié)果與有限元結(jié)果對比(c)負(fù)剛度近似(comparisonofFEandanalyticresult(negativestiffnessformagneticforce)approximation)圖2磁力與負(fù)剛度分析Fig.2Theanalysisonmagneticforceandnegativestiffness4折疊梁彈簧力學(xué)性能有限元分析考慮到安裝在居民區(qū)中的變壓器常具有較大質(zhì)量，因此在準(zhǔn)零剛度變壓器隔振平臺中起支撐作用的折疊梁是實現(xiàn)隔振性能和高承載力的關(guān)鍵。折疊梁具有結(jié)構(gòu)形式緊湊和易加工制備的特點。由于折疊梁理論建模不便，采用有限元建模是開展折疊梁結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化和力學(xué)性能分析的有效途徑。為使平臺具有緊湊的結(jié)構(gòu)形式和高承載力，設(shè)計一種新型折疊梁，用以支撐質(zhì)量較大的變壓器部件，且在變壓器重力作用下僅產(chǎn)生小變形。圖3(a)所示的折疊梁ANSYS實體模型，上、下兩端采用圓形截面桿，中間采用折疊梁結(jié)構(gòu)。當(dāng)在上下圓形截面桿的兩端施加沿軸向的靜載時，中間的折疊梁產(chǎn)生彎曲變形，為平臺提供支撐剛度。采用solid185單元對折疊梁進(jìn)行網(wǎng)格劃分，如圖3(b)所示，通過在折疊梁的兩端進(jìn)行循環(huán)加載，可得折疊梁力-位移的變形幾何關(guān)系，如圖3(c)所示。從折疊梁的力-位移關(guān)系可?

第6期劉玉成，等：變壓器準(zhǔn)零剛度隔振平臺非共振響應(yīng)2467力為f=Fsin(t+)，其中F為激勵力的幅值，為激勵頻率，為相角，其變形幾何關(guān)系如圖4所示。折疊梁的幾何變形為22llLysin(8)式中：為折疊梁與下平臺之間的夾角；y為上平臺相對于被固定的下平臺的位移。圖4支撐變壓器的準(zhǔn)零剛度隔振平臺的變形Fig.4Deformationofaquasi-zerostiffnessvibrationisolationplatformsupportingatransformer由于圖1(a)中所示的平臺引入了防搖套筒，所設(shè)計的平臺包含兩種阻尼機(jī)制：一種是準(zhǔn)零剛度支腿具有的黏性阻尼c1；另一種是由防搖套筒引入的摩擦阻尼cf。因此，變壓器m豎直振動方向總的阻尼力為2d16sinsgnffycycy(9)考慮由式(7)積分得到的磁力和折疊梁剛度kf，平臺的動力學(xué)方程可表示為2113355356sinsgn6sinsinsinsinsinfmycycykykykyFt(10)式中k1=kf+k11為折疊梁與磁性負(fù)剛度彈簧并聯(lián)后的線性剛度系數(shù)。經(jīng)量綱歸一化，式(10)可重寫為2133551212sin2sgn6sinsinsinsinsinfyyyyyyF(11)式中01002211102241321252112,,,,2,2,,,ffkmtyylckmcmlklkklkFFkl式(11)的解可表示為yYsin(12)應(yīng)用諧波平衡法對式(11)進(jìn)行動力學(xué)響應(yīng)分析，相應(yīng)的幅頻關(guān)系可表示為22234561222219156sinsinsin24812sin(13)πfYYYYYF采用力傳遞率Tf來評價準(zhǔn)零剛度隔振平臺對變壓器m的隔振性能，可表示為

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