准零刚度

摘要： 针对船舶推进轴系纵向低频隔振难的问题,将具备负刚度特性的碟簧与正刚度螺旋弹簧并联,设计了一种高承载准零刚度隔振器。建立了轴系-准零刚度隔振系统的动力学方程,利用谐波平衡法求解了系统的稳态响应,并用数值方法验证了求解的有效性。对于系统响应稳定性的问题,首先研究了准零刚度隔振器的非线性刚度、外激励力幅值对系统响应稳定性的影响规律,并结合推进轴系的纵向静变形限制,确定了非线性刚度取值;其次基于静力学理论设计了一组碟簧与螺旋弹簧的结构参数;最后分析了准零刚度隔振器的阻尼比、外激励力幅值对系统响应稳定性的影响规律,并确定了合适的阻尼比。结果表明:当非线性刚度、阻尼比分别设计为1×10^(12) N/m^(3)、0.05时,系统主共振不再出现跳跃现象,稳态响应的解在200 Hz内都是稳定的;在承受10000 N载荷时,准零刚度隔振器仍然可以有效隔离10~200 Hz低频段的振动。

摘要： 针对准零刚度系统受冲击载荷作用时相对位移响应较大的问题,提出限位式准零刚度隔离系统.分析了限位式准零刚度系统的工作原理,建立其冲击激励下的动力学方程,采用龙格库塔法进行仿真计算,研究了限位器参数(刚度比、阻尼比)对冲击响应的影响.结果表明,限位式准零刚度隔离系统能有效降低冲击载荷作用下的相对位移响应,通过匹配合理的限位器刚度及阻尼参数,可有效提高其抗冲击性能.

摘要： 为实现空间三维低频隔振,提出一种具有空间三维平移自由度的新型Delta机构,并以此为基础,演绎成为具有负刚度特性的并联机构,然后并联正刚度的竖直弹簧,得到一种新型三自由度并联机构准零刚度隔振平台。通过建立隔振平台的静力学和动力学模型,分析其动平台在不同空间坐标位置时各自由度方向上的刚度特性和固有频率。结果表明:隔振平台在水平方向上静力学特性呈线性关系,且仅与水平方向位移有关;在竖直方向具有准零刚度特性,可获得较低的固有频率,且仅与竖直方向位移有关,当动平台偏离平衡位置,零刚度特性不再明显。对隔振平台是否引入具有负刚度特性并联机构进行竖直方向固有频率测试,测试结果验证了引入负刚度特性并联机构的隔振平台可大幅度地降低系统在竖直方向的固有频率。

摘要： 为了隔离航空器上的低频振动,提出一种具有准零刚度特性的非线性隔振器,由线性正刚度弹簧并联双稳态余弦梁负刚度元件而成。首先,通过对余弦梁非线性隔振器的静力学分析,给出了隔振器在准零刚度平衡点时的结构参数需要满足的条件。其次,建立谐波力作用下的系统动力学模型,通过未扰系统的分析,得到其存在平衡点分岔行为和满足稳定准零刚度的条件。最后,通过数值方法和有限元软件动力学仿真分析扰动系统的隔振性能,得到余弦梁非线性隔振器的起始隔振频率。进一步与线性隔振系统相比可知,引入余弦梁的非线性隔振系统有效降低了起始隔振频率。因此,余弦梁非线性隔振器具有优异的低频隔振性能,这为低频非线性隔振器设计提供了理论基础。

摘要： 针对航天器飞轮微振动的低频隔振难题,提出了基于准零刚度机理的多自由度非线性隔振方法。建立基于准零刚度支杆的Stewart隔振平台的动力学模型,通过增量谐波平衡(incremental harmonic balance,IHB)法分析了支杆刚度、激励力和力矩幅值对隔振性能的影响。在四自由度飞轮线性扰动模型的基础上,建立飞轮和隔振平台的耦合动力学模型,并用数值仿真分析了隔振效果。结果表明:该隔振方法能避免传统线性隔振在低频处的扰动放大现象,提升低频隔振性能,实现飞轮的全转速隔振,并且飞轮角位移响应幅值能满足动量矩矢量的指向精度要求。

摘要： 针对如何有效抑制低频微振动问题,本文提出了一种可多层叠加的准零刚度柔性隔振超结构。基于柔性机构理论,利用形状优化方法设计了单层准零刚度柔性结构。基于大变形理论结合打靶法,分析了柔性结构的静力学特性,并利用有限元仿真进行了验证。将单层隔振结构进行堆叠,构造了多层准零刚度柔性隔振系统,建立了其有限元模型和多自由度简化模型,研究了其隔振特性,并讨论了阻尼和层数对隔振性能的影响。结果表明:在有效隔振频率区间,随着层数增加,起始隔振频率向低频移动,隔振效果得到明显提升。

摘要： 针对曳引电梯低频振动难以降低的难题。基于准零刚度原理,采用理论建模、有限元分析相结合的方法分析并研制了屈曲弹簧钢板和圆柱橡胶组合式新型轿底低频隔振器,同时对圆柱橡胶、弹簧钢板及其组合低频隔振器分别进行静载力学试验以及动态隔振性能试验。研究表明,该新型低频隔振器平衡位置处的平均刚度小于20 N/mm,电梯轿厢的固有频率降低到1 Hz,隔振起始频率降低81.80%;弹簧钢板的尺寸和屈曲量以及圆柱橡胶的尺寸及其硬度是影响低频隔振器性能的关键参数,通过以上参数的相互匹配,可提高承载能力和降低组合刚度;该新型低频隔振器在保证静态稳定性的同时,实现了轿厢的低频隔振,提高乘坐电梯的舒适性。

摘要： 利用增量平均法研究了复合干摩擦阻尼器的准零刚度非线性隔振系统在外部简谐激励作用下的1/3次亚谐共振.首先利用平均法得到了复合干摩擦的准零刚度隔振系统的主共振近似解析解,然后在系统主共振近似解析解的基础上将系统的亚谐共振响应看作增量,并利用平均法得到了准零刚度隔振系统的亚谐共振近似解析解.利用李雅普诺夫方法得到了准零刚度隔振系统主共振和亚谐共振稳态解的稳定性条件,并推导了系统1/3次亚谐共振的存在条件.根据近似解析解分别得到了复合干摩擦的准零刚度隔振系统的主共振和亚谐共振力传递率.利用数值解验证了准零刚度隔振系统主共振和亚谐共振近似解析解的准确性.利用系统的近似解析解详细分析了准零刚度参数和干摩擦力对系统主共振和亚谐共振的幅频响应以及力传递特性的影响.分析结果表明,通过选取合适的干摩擦力参数,可以消除准零刚度隔振系统在主共振区域的亚谐共振.通过复合干摩擦阻尼器不但可以提高准零刚度隔振系统在低频区域的振幅抑制效果,而且可以降低准零刚度隔振系统的起始隔振频率,但是会增大系统在有效隔振频带内的力传递率.

摘要： 准零刚度隔振系统属于非线性系统,存在多吸引子共存的现象,不同吸引子之间振幅相差较大,初始条件的改变可能会使系统从小振幅吸引子跳跃到大振幅吸引子上,施加迁移控制算法前需要对吸引子的吸引域进行分析,无法实时的对系统进行控制.文中针对此问题,对迁移控制算法进行优化.构建小吸引子参考模型,通过比较实际输出和参考输出相图的重合程度来判断是否属于同一吸引子,进而决定是否施加控制,实现在任意初始条件下,系统最终都能运行于振幅最小、隔振效果最好的运动状态.结果表明:原本处于大振幅运动状态的吸引子最终运行在小振幅的吸引子上,而原本处于小振幅运动状态的吸引子则保持不变,实现了小振幅吸引子的自适应控制.

摘要： 为解决因橡胶自身刚度较大,导致橡胶隔振支座作为被动隔振器在低频隔振上效果较差的问题,提出了一种基于折纸构型中Kresling双稳态子构型的橡胶隔振支座的附加装置。有限元仿真分析表明,基于折纸元素的改进型橡胶隔振支座有效降低了低频刚度,相比普通支座具有更优的低频隔振性能,有效拓宽了橡胶隔振支座的适用范围。

摘要： 根据并联负刚度机构来降低系统总体刚度的原理,利用双稳定复合材料层合板自身的负刚度特性与线性弹簧串联组成负刚度机构,提出了一种具有静刚度可设计性的准零刚度(quasi-zero stiffness,QZS)隔振系统.对提出的准零刚度隔振系统的力学原理进行了说明,采用有限元仿真研究了隔振系统的刚度特性和动态响应特性,并进行了验证性实验.刚度实验表明,采用双稳定层合板串联及并联线性弹簧的隔振系统具有较高的设计自由度.提出的隔振系统在保证准零刚度特性的基础上,能够通过线性弹簧的匹配实现不同的静刚度特性.随着串联弹簧刚度的增大,系统的静刚度逐渐减小,而准零刚度区间的长度逐渐增大,两者的极值受层合板的负刚度特性制约.隔振实验表明,该准零刚度隔振系统较相同正刚度的线性隔振系统具有更低的起始隔振频率.基于实验及仿真分析结果,对隔振系统的隔振性能进行了分析讨论.结果显示,对于不同静刚度的准零刚度隔振系统,其隔振性能受静刚度变化的影响不大,但是层合板的装配误差会使隔振系统的性能下降.

摘要： 准零刚度隔振器具有高静低动的刚度特性,能有效提高隔振系统的稳定性以及静态承载能力,具有优越的低频隔振性能,受到了国内外学者的广泛关注.本文对准零刚度原理和应用进行了探讨,介绍了准零刚度隔振系统的隔振原理及其实现方法,阐述了准零刚度隔振器在各领域的应用情况,并对准零刚度隔振器的研究及其应用前景进行了展望.未来的几个发展方向可归纳为以下几个方面:针对准零刚度隔振器中还存在着工作点附近刚度强非线性、很难设置可调节的结构参数以实现不同的减振机理的难题，开展基于动刚度设计的隔振系统动力学行为优化机理的研究，开展过载和欠载条件下准零刚度隔振器的动力学分析，针对负刚度特性的引入加剧了直接扰动使得隔振系统容易出现不稳定，开展高实时性、强鲁棒性的近零刚度下未知、时变、多窄带主动隔振控制方法研究，开展基于新型智能材料的作动器的研制，针对准零刚度隔振器只能降低线谱强度，并不能降低线谱特征，开展准零刚度隔振系统混沌化技术研究，通过广义混沌同步化或时延反馈方法实现准零刚度隔振器的混沌反控制，充分挖掘准零刚度隔振器在实际应用中的潜力，开展紧凑型准零刚度隔振器的研发，可将应用范围扩大到精密仪器隔振、房屋桥梁抗震、高速车辆减振和船舶机械降噪等诸多方面，并针对各领域的应用特点提出适宜的改进方法。

摘要： 提出了一种由两个轴向充磁、同轴布置的永磁环构成的负刚度磁力弹簧,并将该磁力弹簧用于抵消Stewart隔振平台的支腿中由膜片弹簧产生的正刚度,从而设计出一种六自由度准零刚度隔振平台.基于等效磁荷模型计算了磁力弹簧的磁力、磁刚度,并分析了几何参数对磁刚度的影响,据此设计出可使支腿具有准零刚度特性的磁力弹簧.根据Lagrange法得到了该六自由度隔振平台的动力学方程,并推导出该隔振平台的力传递率矩阵、位移传递率矩阵.对该隔振平台的隔振性能进行了仿真计算;结果表明,在Stewart隔振平台中增加负刚度磁力弹簧后,各阶共振频率明显降低;相应的,隔振频带显著增大,隔振性能也得到很大的提高.

摘要： 本发明公开了一种准零刚度正刚度调整方法及准零刚度调整方法及隔振器，其中正刚度调整方法是在准零度隔振器中设置能移动的支撑柱，被隔振体连接在支撑柱顶部，沿支撑柱轴向依次设置有磁铁一和磁铁二，磁铁一设置在支撑柱底部上，磁铁二设置在准零度隔振器上，磁铁一和磁铁二同性磁极相对，在沿支撑柱的周向且位于磁铁一和磁铁二之间的准零度隔振器上设置有多个磁铁三，多个磁铁三之间同性磁极相对设置且所述多个磁铁三之间设置的同性磁极和磁铁一和磁铁二之间设置的同性磁极属于同一极性；当进行准零刚度正刚度调整时，是通过改变多个磁铁三之间的磁力线状态来对磁铁一和磁铁二之间的磁力线密度进行调整，从而实现对准零刚度正刚度进行调整的。

摘要： 本发明公开一种负刚度生成机构及准零刚度隔振器，涉及低频隔振技术领域，外壳安装于底座上，外壳与底座轴向相对位置能够调节；负刚度单元包括多个内圈磁体、多个外圈磁体和支撑轴，支撑轴轴向滑动于底座上并穿过外壳，多个内圈磁体均固定套设于支撑轴上，多个外圈磁体均套设于内圈磁体外且分为上下两组；通过负刚度调节装置能够使上下两组外圈磁体沿支撑轴方向同步相向或背向移动；通过调节外壳与底座的轴向相对位置能够调节外圈磁体中间面和内圈磁体中间面的轴向相对位置。准零刚度隔振器，包括负刚度生成机构和正刚度单元。本发明结构紧凑，能够根据正刚度和负载的不同进行适应性调节，使隔振器始终处于动刚度接近零的理想平衡位置。

摘要： 本发明公开了一种准零刚度正刚度调整方法及准零刚度调整方法及隔振器，其中正刚度调整方法是在准零度隔振器中设置能移动的支撑柱，被隔振体连接在支撑柱顶部，沿支撑柱轴向依次设置有磁铁一和磁铁二，磁铁一设置在支撑柱底部上，磁铁二设置在准零度隔振器上，磁铁一和磁铁二同性磁极相对，在沿支撑柱的周向且位于磁铁一和磁铁二之间的准零度隔振器上设置有多个磁铁三，多个磁铁三之间同性磁极相对设置且所述多个磁铁三之间设置的同性磁极和磁铁一和磁铁二之间设置的同性磁极属于同一极性；当进行准零刚度正刚度调整时，是通过改变多个磁铁三之间的磁力线状态来对磁铁一和磁铁二之间的磁力线密度进行调整，从而实现对准零刚度正刚度进行调整的。

摘要： 一种准零刚度复合隔振器及准零刚度隔振系统，属于机械振动控制技术领域，包括上连接端板、三个呈等边三角形均匀排布的金属橡胶复合准零刚度隔振器、下连接端板，所述上连接端板与金属橡胶复合准零刚度隔振器焊接连接，所述金属橡胶复合准零刚度隔振器与下连接端板焊接连接。本发明将三组准零刚度隔振器呈三角形排布，构建具有偏心矫正功能的准零刚度隔振系统。在受到偏心载荷的时候，该系统能将力分解或转移到另外一个或两个隔振器上，保证单个/两个/三个隔振器工作在零刚度区间，有效缓解了单独隔振器受偏心力导致的倾覆以及隔振效果差的问题。使隔振器在受到偏心载荷的时候，仍具有良好的超低频隔振效果和高载荷隔振性能。

摘要： 本发明公开了一种准零刚度结构及准零刚度夹层结构，其中，准零刚度结构由第一承载平面、第二承载平面以及固支连接两承载平面之间的两根线弹性芯柱组成，两根芯柱对称设置、且均具有向中间方向的相同初始弯曲变形；本申请的准零刚度结构未采用传统上正负刚度并联构成准零刚度，而是直接利用芯柱的屈曲特性形成准零刚度，又利用两根芯柱线接触后刚度增加提高了结构的静承载能力，相对于现有的准零刚度结构，本申请结构设计简单易实现。

摘要： 本申请属于隔振降噪设备领域，尤其涉及一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器。包括：支撑组件、电磁正刚度组件、电磁负刚度组件；支撑组件包括连接板、隔振缓冲机构；电磁正刚度组件包括第一电磁铁和第一衔铁；电磁负刚度组件包括凸轮传导机构和导向支撑座、设置在导向支撑座上的第二电磁铁和第二衔铁，本发明的正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，它具有较大的静刚度和较小的动态刚度，能实现正负刚度的可调可控，通过控制通入电磁铁电流大小，适应承载的变化，能够自适应调节负刚度机构至准零状态，因而具有良好的低频和超低频隔振效果，隔振频带宽，且工作性能稳定，它解决了传统线性隔振系统在隔离低频甚至超低频时的难题。

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： 本发明公开了一种负刚度可适应性调节的准零刚度隔振器，包括隔振箱体，以及安装在隔振箱体内部的防倾覆装置、负刚度电磁调节装置、正刚度弹簧调节装置和控制系统；所述隔振箱体包括下支撑平台、上支撑平台和四个围合在上下支撑平台之间的侧板；所述防倾覆装置包括四个依次首尾设置的防倾覆机构，四个防倾覆机构围合形成中央区；所述负刚度电磁调节装置的负刚度产生模块面向中央区；所述正刚度弹簧调节装置安装在中央区内；所述控制系统与负刚度产生模块相连，调节负刚度产生模块的负刚度。本发明的有益效果为：本发明根据负载质量变化实时自适应控制电磁铁中的电流，对负刚度进行实时调整，保证隔振系统在平衡位置的隔振频率为准零态。

摘要： 本发明公开了一种可无接触调节负刚度的准零刚度隔振器，包括隔振箱体，以及安装在隔振箱体内部的防倾覆装置、负刚度电磁调节装置和正刚度弹簧调节装置；所述隔振箱体包括下支撑平台、上支撑平台和四个围合在上下支撑平台之间的侧板；所述防倾覆装置包括四个依次首尾设置的防倾覆机构，四个防倾覆机构沿对角线对称布置，中部围合形成中央区；所述负刚度电磁调节装置包括两个相对设置的负刚度产生模块，负刚度产生模块面向中央区；所述正刚度弹簧调节装置安装在中央区内。本发明的有益效果为：本发明具有低固有频率和高静承载能力的特性，可在保证承载能力的前提下使共振频率很低，从而拓宽隔振频带、提高隔振效果；并且可根据实际需求调节正刚度和负刚度。

摘要： 本发明公开了一种可调电磁负刚度与垂向电涡流阻尼的准零刚度隔振器，包括隔振箱体，以及安装在隔振箱体内部的防倾覆装置、负刚度电磁调节装置、正刚度弹簧调节装置和垂向电涡流阻尼装置；所述负刚度电磁调节装置包括两个相对设置的负刚度产生模块，负刚度产生模块面向中央区；所述正刚度弹簧调节装置安装在中央区内；所述垂向电涡流阻尼装置包括两个垂向电涡流阻尼模块，两个垂向电涡流阻尼模块相对布置，且位于两个负刚度产生模块之间的中央区外，垂向电涡流阻尼模块与负刚度产生模块相连。本发明的有益效果为：本发明在静平衡位置附近具有非常低的动刚度；垂向阻尼的增加可有效地抑制系统共振，提高了隔振系统稳定性。