基于超弹性效应的准零刚度隔振器的设计与实验研究

摘要

振动是自然界常见的现象，是事物在接受外界刺激时不可避免的现象。振动对于一些设备仪器，尤其是对一些重要设备和精密仪器都会造成严重的损害。振动的抑制一直以来都是一个热门的话题，对于普通的振动隔离许多研究人员都提出了很多解决办法。然而对于低频隔振这一难题却由于其本身的理论难点而变得尤其棘手，而低频振动对于一些军事上的设备如发动机等更是一个亟待解决的问题。本文对现今国内外抑制低频振动的方法做了大量阅读和总结，提出了一种基于准零刚度原理和液压惯容器相结合的方法来解决低频隔振的问题。其中准零刚度原理运用了液压蓄能器和新型智能材料形状记忆合金弹簧。设计了实验台架，对原理进行了实验论证，验证了整体系统对于解决低频隔振问题的可行性。本文分为六章，主要内容如下:
　　第一章:介绍了本课题研究的背景和意义，综述了低频隔振的国内外研究现状，分析了传统的隔振原理及其在低频振动领域无法适用的原因，最后引出了本课题。
　　第二章:简单介绍了智能材料形状记忆合金及其形状记忆效应和超弹性效应，并总结了形状记忆合金工程应用中几种常用的本构模型。最后简单介绍了一下形状记忆合金材料在振动领域的应用。
　　第三章:详细介绍了基于形状记忆合金超弹性效应的准零刚度原理，并阐述了惯容器的概念，从而引出了本文设计的低频隔振系统。分析了本系统的工作原理，理论验证了其隔振能力，为下文的实验部分提供了理论基础。
　　第四章:基于改进的Ginzburg-Landau相交理论模型，引出了形状记忆合金弹簧的微分方程模型。结合Preisach模型的机理，提出了一种全新的多品动态模型，实现了对形状记忆合金弹簧多种迟滞非线性力学行为的准确描述。最后，本章完整给出了单晶模型和多晶模型的参数辨识策略，即基于最小误差的非线性优化算法。
　　第五章:对本文形状记忆合金丝以及提出的低频隔振系统进行实验研究，介绍了实验原理和实验装置。根据实验方案，通过数据采集程序对相应的实验数据进行采集，对数据进行分析，验证本实验系统对于低频隔振的有效性。
　　第六章:总结了本课题的工作，对本课题的不足之处进行了说明，并对低频隔振装置的发展提出了展望。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的研究内容和结构

2 形状记忆合金及其在振动控制中的应用

2．1．1 状记忆合金

2．1．2 形状记忆效应

2．1．3 超弹性效应

2．2 形状记忆合金的本构模型

2．2．1 从热力学角度考虑的唯像型本构模型

2．2．2 Presiach模型

2．3 形状记忆合金在振动领域的应用

2．4 本章小结

3 新型超低频隔振装置简介

3．1 惯容器的概念

3．2 超低频隔振装置的设计与理论分析

3．3 系统结构参数对响应频率的影响

3．4 本章小结

4 形状记忆合金弹簧的动态微分方程模型

4．1 形状记忆合金弹簧本构模型

4．2 单晶模型

4．3 多晶模型

4．4 本章小结

5 新型超低频隔振装置的实验研究

5．1 形状记忆合金超弹性试验研究

5．2 隔振实验系统确立

5．3 隔振实验研究

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

参考文献

附录

作者简历