惯容器非线性减振与能量采集一体化模型动力学分析

为了解决航天工程中减振和能源供应的问题，构建了一种应用于航天工程的整星减振和能量采集一体化装置，设计并考察了一种基于非线性能量汇(nonlinear energy sink, NES)的新型非线性减振装置，通过以惯容器(inerter)替代传统的惯性元件以减少负载质量，并在该装置中整合了基于超磁致伸缩材料(giant magnetostrictive material, GMM)的能量采集器.在整星减振的实际背景下对其进行了建模、仿真和分析，同时通过数值计算，考察分析了能量采集器采集振动能量的效果，研究结果表明，在合理选择的参数下，该NES-inerter-GMM(NES-I-GMM)装置能够很好地起到减振作用，同时收集一定的振动能量.     

谐波平衡法与复平均法计算强非线性系统稳态响应的区别

近些年,很多学者致力于利用非线性增强振动响应减少的效果或者能量采集器的效率。因而非线性系统的响应值需要从理论计算方面更准确地预测。另外,根据学者已取得的研究成就,非线性能量汇(NES)中存在的立方刚度非线性可以将结构中宽频域的振动能量传递至非线性振子部分。文章将一种由NES和压电能量采集器组成的NES-piezo装置与两自由度主结构耦合连接,系统受谐和激励作用。文章采用谐波平衡法和复平均法分别推导了系统稳态响应,参照数值结果,对比两种近似解析方法在求解强非线性系统稳态响应时的异同。计算结果表明,系统体现较弱非线性时,二者计算结果差异很小;当系统体现强非线性时,复平均法不能准确地呈现系统高阶响应,提高阶数的谐波平衡法能更准确地表示系统响应值。基于谐波平衡法和数值算法,讨论NES-piezo装置对于系统宽频域减振的影响。与仅加入非线性能量汇情况对比,结果表明NES-piezo装置不会恶化宽频域减振效果,并且在第一阶共振频率附近,可以稍微提高结构减振效率。另外,计算结果也表明,采用恰当的NES-piezo装置可实现宽频域范围的结构减振和压电能量采集一体化。此项研究工作为研究不同情形强非线性系统的响应提供了理论方法的指导。另外,研究结果也为宽频域范围的结构减振和压电能量采集一体化提供了理论依据。