负刚度

摘要： 提出一种含接地负刚度弹簧的时滞动力吸振器的反共振峰最小优化方法。首先,研究的模型不考虑时滞位移控制和主系统的阻尼,利用固定点理论得到接地负刚度系统的最优结构参数。其次,考虑优化调节负刚度系数,利用反共振峰最小准则,把反共振点幅值控制在给定的足够小的范围内,得到一组最优结构参数,使调控的反共振频率频带最宽。接着,调节主系统的阻尼系数,得到最终的一组最优结构参数。最后,通过幅频响应和时间历程响应曲线证明了反共振峰最小准则的正确性,并且将该研究结果与其他两种等峰优化的吸振器模型的减振效果进行对比,证明了接地负刚度时滞动力吸振器减振效果的优越性。

摘要： 针对传统隔振器刚度不可调的缺陷,提出了一种新型的基于负刚度调控的半主动隔振器,通过研究绝对位移传递率特性评估其刚度可控性和隔振性能。基于场论和等效磁荷法建立了电磁负刚度的理论计算公式,该公式与激励电流呈现函数关系;由于电磁负刚度计算的复杂性,用最小二乘法对负刚度计算公式进行了近似;基于负刚度的近似表达,建立了正负刚度并联的半主动隔振器,分析了励磁电流对传递率和阻尼率的影响规律。试验验证了线性条件下电流对隔振器传递率作用的规律。

摘要： 针对大跨轻质结构的减振需要,研制了一种新型竖向电涡流-磁力混合阻尼器样机。介绍混合阻尼器的减振原理及振动方程;接着介绍了3种不同的磁路设计和制作过程;随后对样机进行试验,测量其动力参数和减振性能。结果表明:在铜板后方和底板上方安装磁铁均能改变阻尼器的附加刚度;特定磁路设计减少电涡流阻尼系数,增大等效磁力阻尼系数和负刚度。其中对结构模型安装电涡流阻尼器的位移减振率可达89.2%,同等工况下安装3种电涡流-磁力阻尼器的位移减振率分别可达92.5%、94.8%和95.9%。当激励幅值增大,电涡流-磁力阻尼器对结构的控制效果比电涡流阻尼器具有更强的鲁棒性。该研究对土木工程领域中磁力减振的应用及发展,具有借鉴意义。

摘要： 考虑不同形式负刚度动力吸振器对有限长弹性简支梁动态响应的影响,提出并建立"弹性梁-负刚度动力吸振器"耦合系统动力学模型。基于模态叠加法,推导得到各阶模态对应幅频响应解析表达式。以弹性梁第1阶振动模态作为振动抑制目标,结合固定点理论和最大值最小化优化准则得到各类型动力吸振器的最优设计参数。以功率流作为振动控制效果的评价指标,建立"弹性梁-动力吸振器"耦合系统的导纳功率流理论模型。在此基础上,计算得到安装动力吸振器前后弹性梁的总功率流和净功率流,以及动力吸振器消耗的功率流,研究不同形式动力吸振器的振动抑制效果。最后,选择振动控制效果最显著的动力吸振器作为研究对象,针对部分主要设计参数展开研究。计算结果表明:在目标控制模态频率附近,负刚度动力吸振器对弹性梁动态响应的控制效果较好,且多个振动模态响应均被有效控制;当阻尼元件和负刚度元件同时接地对弹性梁动态响应的控制效果最佳;众多设计参数均存在最优值。

摘要： 阻尼器的负刚度特性有助于提升其对斜拉索的减振效果,为探究负刚度装置(NS)对黏滞阻尼器(VD)应用于斜拉索减振控制的增效作用,开展了VD联合NS对斜拉索减振控制的增效研究。采用复模态分析方法获得了斜拉索-VD-NS耦合系统的特征方程,并进一步推导了斜拉索附加模态阻尼比的近似解;分析了NS的负刚度系数和安装高度对斜拉索模态阻尼比和振动频率的影响;基于输出反馈的LQR控制,获得了给定负刚度系数时VD对斜拉索多阶模态减振控制的最优参数,进而研究了负刚度系数和NS安装高度对斜拉索多阶模态振动控制的增效作用。研究结果表明:增加NS的负刚度系数或安装高度均有助于提升VD对斜拉索单阶模态和多阶模态减振效果,同时减小了VD的最优阻尼系数;NS对VD减振性能的提升归功于负刚度系数或NS安装高度的增大对VD位移幅值的放大效应,提升了VD的耗能能力。

摘要： 屏蔽电动机核主泵(简称屏蔽电机主泵)是第三代核电站压水堆核电站一回路的核心设备。屏蔽电机主泵由泵和屏蔽电机两个部分组成,屏蔽电机的转子完全被冷却剂浸没,形成了典型的间隙环流。相关研究表明,大长径比下间隙环流会给转子系统带来显著的负刚度效应,从而影响转子系统的稳定。本文以密封间隙为研究对象,利用全三维动网格技术,研究了长径比连续变化下的间隙环流流场,对大长径比下转子产生负刚度效应的原因进行了深入分析。研究表明,全三维动网格技术计算出的动特性系数与试验结果吻合度较高,负刚度效应是进口端流场的正向支撑作用与出口端流场反向支撑作用共同决定的结果。

摘要： 针对重型装备低频减振难题,基于正负刚度并联原理,设计一种由矩形弹簧和碟形弹簧相互并联的低频被动隔振系统。建立隔振系统的简化模型并构建其运动微分方程,运用谐波平衡法分析得到其力传递率,分析在简谐力激励下的稳态周期响应。利用MATLAB对正负刚度并联隔振系统在扫频激励和随机激励下的响应特性进行仿真分析,进而搭建力传递率测试平台,验证所建动力学模型的正确性与合理性。仿真与试验的结果表明,所设计的正负刚度并联隔振系统具有良好的隔振性能,该成果可为重型装备低频隔振的研究提供理论和实验依据。

摘要： 目前的船用隔振装置对低频振动的隔离效果不够理想,严重影响船舶声隐身性能。本文针对船舶机械激发的低频振动,提出一种基于气囊的新型高静低动刚度结构。首先,通过力学模型推导该结构的静力学特性,并分析无量纲参数对系统特性的影响;其次,通过谐波平衡法推导动力学方程,并对力传递率特性进行分析;最后,设计制造原理样机并进行试验,讨论不同气压条件下的装置刚度。理论与试验结果表明,该结构设计能够通过侧向气囊隔振器和万向节连杆机构引入负刚度,可以在保证静承载能力不变的情况下有效降低整体动刚度,同时,得到侧向气囊隔振器的气压值是影响该装置刚度的关键因素。

摘要： 为减小城市轨道车辆垂向振动、提高乘客舒适性,利用负刚度机构的系统刚度呈非线性变化的特点,建立包含负刚度吸振器的城市轨道车辆垂向动力学模型,提出适用于城市轨道车辆的基于负刚度非线性吸振器的减振方法。针对城市轨道车辆车速以及载客量变化频繁的特点,研究负刚度非线性吸振器在不同工况下的减振效应。考虑车体端部的点头振动,揭示负刚度非线性吸振器可以对车体端部的合振动进行有效地抑制。通过负刚度非线性吸振器与传统被动式吸振器的减振效果对比分析,对负刚度非线性吸振器的减振机理进行探讨,最后验证了负刚度非线性吸振器减振能力。结果表明:负刚度非线性吸振器可以抑制不同工况下的车体垂向振动;不同速度下,安装负刚度非线性吸振器的车辆垂向减振效果优于传统被动式吸振器;负刚度非线性吸振器可以在较宽的振动频段上实现车体不同位置处的垂向振动抑制,有关结论可为负刚度非线性吸振器在城市轨道车辆上的进一步应用提供参考依据。

摘要： 基于准零刚度原理,分别对负刚度(铰接连杆+水平预紧弹簧)、正负刚度并联体系(铰接连杆+水平预紧弹簧+竖向预紧弹簧)进行了理论研究,并对正负刚度并联实现准零刚度体系进行了有限元分析,在考虑给定弹簧预紧力前提下进行了模态和被动控制(无外界能源输入)效果分析,结果表明设计的准零刚度可以使体系达到较低的固有频率。为了进一步改善被动控制效果,考虑"被动控制+主动控制(有外界能源输入)"的混合控制,主动控制系统包括传感器、作动器和主动控制器,主动控制算法为PID,通过在ANSYS/APDL环境下嵌入主动控制模块实现了混合控制的有限元分析,结果表明混合控制可以大幅改善被动控制效果,为传统精密工程微振动控制提供了一种新思路。

摘要： 随着科学技术的进步,振动控制对工业产品愈加重要.隔振器是常用的振动控制方法,但是随着控制精度的提高,传统的线性隔振器已经无法满足低频振动情况.目前,负刚度隔振引起了广泛的关注,并取得显著的研究成果.本文主要介绍负刚度隔振的原理以及非线性负刚度隔振的高静低动刚度特性和阻尼特性,详细综述负刚度低频隔振技术近年来研究现状以及负刚度低频隔振的当前研究重点和工程应用前景.

摘要： 本发明公开了一种能提供稳定负刚度值的负刚度结构，属于低频隔振技术领域，包括支撑座、基座和至少一对负刚度单元；负刚度单元包括连杆传动机构、上磁体、中磁体和下磁体，并且上磁体、中磁体和下磁体为从上至下依次间隔相应设置，中磁体与上磁体、下磁体均相斥，连杆传动机构包括上连杆、中连杆和下连杆，上连杆顶端与支撑座铰接连接、底端与中连杆铰接连接，中连杆与中磁体固定连接，下连杆顶端与中连杆铰接连接、底端与基座铰接连接。本发明是一种能提供稳定负刚度值的负刚度结构。

摘要： 一类具有平衡位置自动调节能力的负刚度元件及负刚度特性生成方法和应用，涉及重力环境地面模拟等领域。针对现有高静低动刚度支撑系统对变质量载荷引起的系统平衡位置力学性质变化而提出的。在不影响原系统平衡位置的前提下降低新系统的动态刚度，确保系统在静态加载过程中稳定平衡位置与于原系统相同；在动态载荷作用于系统时，系统刚度为原系统与负刚度元件刚度的差值。利用机构的几何非线性特征与几何参数可调的性质，结合横向弹簧刚度与滚轮机构的有效长度的恰当配置实现特定的负刚度特性，对机构外壳与中心立柱的锁定与解锁实现在特定条件下开启和关闭元件的负刚度特征。避免系统刚度过低导致静态位移超限或准零刚度系统平衡点力学性质遭到破坏。

摘要： 本发明涉及减振领域，公开了一种多维磁负刚度机构及其构成的多维磁负刚度减振系统。该多维减振系统由正刚度机构、多维负刚度机构、浮动框架、被减振体和安装基座构成。其中，正刚度机构是传统的弹性元件，连接被减振体和安装基座，提供X向、Y向和Z向的支撑力和基本减振功能。多维负刚度机构由至少两个负刚度磁组构成，每个负刚度磁组可以提供一维或者二维的负刚度，通过至少两个负刚度磁组的串联，可以实现二维或者三维的负刚度效果，提升系统多个维度上的减振性能。本发明所提供的一种多维磁负刚度机构及由其构成的多维磁负刚度减振系统，利用多维磁负刚度机构，既实现了对被减振体的大承载力，又实现了多维高性能减振的功能。

摘要： 本发明属于低频隔振技术领域，特别涉及一种负刚度非线性弱的新型磁致负刚度结构，包括基底、负载平台以及位于基底与负载平台之间的负刚度模块，所述负刚度模块包括对称布置的两组负刚度单元，每组所述负刚度单元包括并联的五磁吸式结构和三磁斥式结构。本发明利用三磁式磁斥的负刚度值随着位移呈“凹”形态，五磁式磁吸的负刚度值随着位移呈“凸”形态，然后通过五磁式和三磁式并联，获得的负刚度在相对较大的位移范围内变化较小，因此相较于以往简单的负刚度结构来说大大改善负刚度的非线性程度，提高整体的稳定性。

摘要： 本发明涉及减振领域，公开了一种多维磁负刚度机构及其构成的多维磁负刚度减振系统。该多维减振系统由正刚度机构、多维负刚度机构、浮动框架、被减振体和安装基座构成。其中，正刚度机构是传统的弹性元件，连接被减振体和安装基座，提供X向、Y向和Z向的支撑力和基本减振功能。多维负刚度机构由至少两个负刚度磁组构成，每个负刚度磁组可以提供一维或者二维的负刚度，通过至少两个负刚度磁组的串联，可以实现二维或者三维的负刚度效果，提升系统多个维度上的减振性能。本发明所提供的一种多维磁负刚度机构及由其构成的多维磁负刚度减振系统，利用多维磁负刚度机构，既实现了对被减振体的大承载力，又实现了多维高性能减振的功能。

摘要： 一类具有平衡位置自动调节能力的负刚度元件及负刚度特性生成方法和应用，涉及重力环境地面模拟等领域。针对现有高静低动刚度支撑系统对变质量载荷引起的系统平衡位置力学性质变化而提出的。在不影响原系统平衡位置的前提下降低新系统的动态刚度，确保系统在静态加载过程中稳定平衡位置与于原系统相同；在动态载荷作用于系统时，系统刚度为原系统与负刚度元件刚度的差值。利用机构的几何非线性特征与几何参数可调的性质，结合横向弹簧刚度与滚轮机构的有效长度的恰当配置实现特定的负刚度特性，对机构外壳与中心立柱的锁定与解锁实现在特定条件下开启和关闭元件的负刚度特征。避免系统刚度过低导致静态位移超限或准零刚度系统平衡点力学性质遭到破坏。

摘要： 本发明公开了一种能提供稳定负刚度值的新型负刚度结构，属于低频隔振技术领域，包括支撑座、基座和至少一对负刚度单元；负刚度单元包括连杆传动机构、上磁体、中磁体和下磁体，并且上磁体、中磁体和下磁体为从上至下依次间隔相应设置，中磁体与上磁体、下磁体均相斥，连杆传动机构包括上连杆、中连杆和下连杆，上连杆顶端与支撑座铰接连接、底端与中连杆铰接连接，中连杆与中磁体固定连接，下连杆顶端与中连杆铰接连接、底端与基座铰接连接。本发明是一种能提供稳定负刚度值的新型负刚度结构。

摘要： 本发明提出一种负刚度装置，包括第一磁铁和第二磁铁。第一磁铁固定于地基上，包括磁性相反的第一部分和第二部分，第一部分与第二部分之间具有空间。第二磁铁设置于空间中，包括磁性相反的第三部分和第四部分，其中第三部分设置在靠近第一部分的一侧、第四部分设置在靠近第二部分的一侧，第三部分与第一部分的磁性相反、第四部分与第二部分的磁性相反，其中第二磁铁不与第一磁铁接触。本发明同时揭露一种应用所述负刚度装置的减振系统。负刚度装置能够最大程度地降低减振系统的刚度，能够更进一步地减少基础平台传递至负载的振动。

摘要： 本发明公开一种具有主动负刚度的封闭式准零刚度低频隔振装置，包括壳体、动平台、上部固定块、传动杆、钢片、下部固定块和静平台；动平台、壳体和静平台形成一个封闭的空间。下部固定块与壳体配合，上部固定块与壳体配合，弹簧钢片呈圆弧形，弧顶与传动杆中的球形相接触。本发明通过传动杆和弹簧钢片的结合，实现空间轴向的隔振，能够提高承载能力或达到低固有频率，使该隔振装置可以在短时间内达到隔振效果。

摘要： 本发明提出了一种可调刚度的磁性负刚度机构，属于超精密隔振领域。解决了现有低频隔振装置不适用于工业生产的问题。它包括定子部分与动子部分，所述定子部分包括外部壳体、对绞丝杠、上层磁铁装配体和下层磁铁装配体，所述对绞丝杠沿竖直方向转动连接在外部壳体上，所述上层磁铁装配体和下层磁铁装配体均与对绞丝杠螺纹连接，通过转动绞丝杠使上层磁铁装配体和下层磁铁装配体沿竖直方向同时向相反方向运动，所述动子部分包括负载平台和中间层磁铁装配体，所述中间层磁铁装配体设置在上层磁铁装配体和下层磁铁装配体之间，所述中间层磁铁装配体通过支柱与负载平台相连。它主要用于精密隔振。