时滞非线性动力吸振器的减振机理

对一个带有时滞非线性动力吸振器的两自由度结构,采用多尺度法研究了时滞非线性动力吸振器对主系统的减振性能,得到了主系统的振幅-时滞响应曲线.研究结果表明,对时滞非线性动力吸振器,可以通过调节反馈增益系数和时滞控制主系统的振动. 研究还发现,对确定的反馈增益系数,可以存在时滞的一些调节区域,时滞非线性动力吸振器可以减小主系统的振动. 并且在时滞的这些可调区域里,存在一个``最大减振点'对应这一反馈增益系数下主系统振幅的最小值.对不同的反馈增益系数,``最大减振点'对应的主系统的振幅也不同.因此能够找到一组反馈增益系数和时滞量的最佳值,最大程度地减小主系统的振动.研究结果表明,当反馈增益系数和时滞量调到最佳值时,主系统的振动较无时滞非线性动力吸振器可以减少90{\%}左右, 数值模拟也证实了解析结果的正确性.      

负刚度时滞反馈控制动力吸振器的等峰优化

相比于传统动力吸振器, 负刚度动力吸振器同时具有更好的减振能力和更宽的有效减振频带宽度, 为了进一步降低共振峰幅值, 在负刚度吸振器系统耦合时滞反馈控制. 对负刚度时滞反馈控制动力吸振器系统进行等峰优化设计, 优化设计的准则是:第一和第二共振峰的峰值相等; 同时兼顾两个目标, 一个目标是在优化时的最大共振峰幅值小于被动负刚度吸振器系统的反共振峰幅值, 另一目标是在优化时共振峰幅值与反共振峰幅值差小于被动吸振器系统. 接着, 通过设计和调节负刚度系数、吸振器阻尼系数和时滞反馈控制系数对控制系统进行等峰优化设计. 最后, 在降低幅值的同时, 分析结构参数对有效减振频带宽度的影响. 经过等峰优化之后, 选择本文的一组结构参数与两个典型的模型进行对比. 为了定量比较不同模型的降幅效果, 定义了减幅百分比, 研究发现在有效减振频带区间内减幅百分比超过40%以上. 结果表明, 通过等峰优化准则对结构参数进行优化设计和调节增益系数和时滞量, 共振峰幅值的减幅百分比也近似达到40%, 也可以调节增益系数和时滞量, 使得幅频响应曲线具有较宽的有效减振频带和较低的共振峰幅值与反共振峰幅值的差值.     

无阻尼动力吸振器吸振的频率特性分析

本文分析了无阻层动力吸振器吸振的频率特性以及无阻尼动力吸振器参数的选择。同时还对此作了模型试验,试验结果与理论分析结果吻合。     

两类不同作用的动力吸振器

本文将两类作用不同的吸振器进行比较，提出了控制结构与基础之间相对运动的第２类吸振器的最佳参数的计算公式     

一种自调频动力吸振器及其吸振特性研究

提出了一种通过改变刚度和动态质量来实现自调频的动力吸振器,该吸振器可通过压缩或拉伸弹簧组实现刚度的改变,并可通过更换可调质量块来改变动态质量的大小。根据理论计算和ANSYS Workbench数值仿真研究得出：两个丝杠螺母之间的跨距y与吸振器固有频率f之间具有线性关系;可调质量块 M0的变化对吸振器的移频范围具有较大影响。以对平板结构加以谐振激励为例,通过有限元仿真研究了该吸振器的吸振效果,结果表明本文所提出的动力吸振器频带变化范围可以达到77%,吸振效果达到9dB,吸振效果良好。     

反共振理论在动力吸振器设计中的应用

本文旨在讨论反共振理论在动力吸振器设计中的应用，特别是应用动力吸振器族控制或消除复杂结构，机械系统中某些子结构稳态响应或系统共振的方法，最后给出了反共振动力吸振器族在某大型机械设备振动控制中的应用实例。     

考虑振源阻抗影响的动力吸振器优化设计

本文从四端参数技术入手,着重研究振源特性对动力吸振器优化设计的影响,进行了理论推证。且与传统优化设计进行比较,最后通过回转惯性振源的计算,进行了讨论.     

接地式三要素型动力吸振器性能分析

利用固定点理论优化接地类型的动力吸振器得到的结果可能不是全局最优参数,在选择其他参数时主系统可以获得更小的振幅, 接地类型动力吸振器的优化问题值得进一步研究. 因此,以一种接地式三要素型动力吸振器为对象,通过研究系统参数变化对固 定点位置与主系统最大振幅的影响,得到了此吸振器的局部最优参数并分析了它的性能. 首先建立了此系统模型的运动微分方程, 得到了主系统振幅放大因子,发现系统存在3个与阻尼无关的固定点. 固定点中幅值较大点随系统参数变化的趋势可以代表最大振 幅随系统参数变化的趋势,因此利用盛金公式得到了固定点幅值的表达式. 为了更加精确,进一步使用数值算法得到了最大振幅与 系统参数的关系图,发现系统中存在局部最优参数. 通过对比接地式吸振器与接地三要素型吸振器的最大振幅随系统参数变化的趋 势,得到了接地式三要素型吸振器的局部最优参数,并发现当固有频率比小于局部最优频率比时,接地式三要素型吸振器模型主系 统的最大振幅要远小于接地式动力吸振器模型.     

接地式三要素型动力吸振器性能分析

利用固定点理论优化接地类型的动力吸振器得到的结果可能不是全局最优参数,在选择其他参数时主系统可以获得更小的振幅, 接地类型动力吸振器的优化问题值得进一步研究. 因此,以一种接地式三要素型动力吸振器为对象,通过研究系统参数变化对固 定点位置与主系统最大振幅的影响,得到了此吸振器的局部最优参数并分析了它的性能. 首先建立了此系统模型的运动微分方程, 得到了主系统振幅放大因子,发现系统存在3个与阻尼无关的固定点. 固定点中幅值较大点随系统参数变化的趋势可以代表最大振 幅随系统参数变化的趋势,因此利用盛金公式得到了固定点幅值的表达式. 为了更加精确,进一步使用数值算法得到了最大振幅与 系统参数的关系图,发现系统中存在局部最优参数. 通过对比接地式吸振器与接地三要素型吸振器的最大振幅随系统参数变化的趋 势,得到了接地式三要素型吸振器的局部最优参数,并发现当固有频率比小于局部最优频率比时,接地式三要素型吸振器模型主系 统的最大振幅要远小于接地式动力吸振器模型.      

一种含惯容和接地刚度的动力吸振器参数优化

大多数机械振动属于有害振动, 不仅会产生噪声还会降低设备的使用寿命和工作性能. 接地刚度和惯容这两种器件均能改变系统的固有频率, 在振动控制领域中有着良好的效果. 但目前的大部分研究仅着眼于单一元件对系统产生的影响, 而此类吸振器逐渐难以满足设备对振动控制需求的增长. 在Voigt型动力吸振器模型的基础上, 提出了一种含有惯容和接地刚度的新型动力吸振器模型, 详细研究了该模型的最优设计参数, 推导出最优设计公式的解析解. 首先通过牛顿第二定律建立起二自由度系统的运动微分方程, 计算出系统解析解, 发现系统存在3个与阻尼比无关的固定点, 利用固定点理论得到了动力吸振器的最优频率比. 为保证系统稳定性, 筛选最优接地刚度比时, 发现不恰当的惯容系数会导致系统产生失稳现象, 进而推导出惯容最佳工作范围, 最终得到了最优接地刚度比和近似最优阻尼比. 分析了惯容系数取值在最佳范围以外时系统的工作情况, 并给出了实际应用中的建议. 通过数值仿真验证了推导得到解析解的正确性. 与多种已有的动力吸振器在简谐激励和随机激励的工况下进行对比, 说明了该模型能够大幅降低主系统振幅, 拓宽减振频带, 为设计新型吸振器提供了理论依据.     

利用时滞反馈控制自参数振动系统的振动

主要研究采用时滞状态反馈控制自参数动力吸振器减振系统中主系统的振动问题.系统在简谐激励作用下,采用多尺度方法得到了自参数动力吸振器减振系统中饱和控制的范围.当系统处于饱和控制时,引入时滞状态反馈控制主系统的振动.主要分析了反馈增益系数和时滞两控制参数对主系统振动的影响.结果表明,存在反馈增益系数和时滞的调节区域能够减小主系统的振动.对某一反馈增益系数,可以在某段区间内调节时滞以减小主系统的振动.在时滞的调节区间内存在一个时滞的``最大减振点',能够在该反馈增益系数下最大程度地减小主系统的振动.研究还表明,随着反馈增益系数的不断增大,时滞在``最大减振点'时系统的减振能力也不断提高.通过合理的选择反馈增益系数和时滞两参数,主系统的振动几乎可以完全消除.      

混沌的抑制研究进展综述

综述了抑制混沌的４种主要方法:加随机噪声、加周期摄动、加动力吸振器和加输出变量反馈．概括了各种方法的一般形式,列举了各种方法应用的例子,还指出一些尚待研究的问题．      

Suppression of super-harmonic resonance response using a linear vibration absorber

Super-harmonic resonances may appear in the forced response of a weakly nonlinear oscillator having cubic nonlinearity, when the forcing frequency is approximately equal to one-third of the linearized natural frequency. Under super-harmonic resonance conditions, the frequency-response curve of the amplitude of the free-oscillation terms may exhibit saddle-node bifurcations, jump and hysteresis phenomena. A linear vibration absorber is used to suppress the super-harmonic resonance response of a cubically nonlinear oscillator with external excitation. The absorber can be considered as a small mass-spring-damper oscillator and thus does not adversely affect the dynamic performance of the nonlinear primary oscillator. It is shown that such a vibration absorber is effective in suppressing the super-harmonic resonance response and eliminating saddle-node bifurcations and jump phenomena of the nonlinear oscillator. Numerical examples are given to illustrate the effectiveness of the absorber in attenuating the super-harmonic resonance response.     

主动移频式动力吸振器及其动力特性的研究

动力吸振器是振动控制中比较有效的减振装置,只要吸振器(子系统)的振动固有频率与振动物体(主系统)的振动频率相同,即可有效地消除主系统的振动。但传统动力吸振器的控制频率带宽较窄,限制了其稳定性和减振效果的提高。本文通过独特的机械设计,研制了一种可以通过调节自身的几何参数,使得其固有频率随几何参数线性变化的主动移频的新型动力吸振器,并初步设定了相应的控制方法。文中还对其动力学特性进行了理论分析和实验测试,分析了它的机理,评估了它的实际减振效果。研究结果表明该吸振器可以大范围调节自身固有频率,有效拓宽吸振频带,具有良好的减振性能和稳定性。     

Self sustained oscillations and collective behaviours in a lattice of jets

Strongly interacting aligned multiple jets are produced behind a perforated plate placed in a uniform flow. The performation patterns investigated experimentally are a square and a triangular lattice of holes with diametersd ranging from 1 mm to 10 mm and of mesh sizeM ranging from 2.54 mm to 25.4 mm. At moderate Reynolds numbers (Re=ud/<3000), each laminar jet develops instabilities causing its effective diameter to increase, thus leading the parallel jets to merge at a distanceL from the plate. The merging distanceL is shown to exhibit a low frequency self sustained oscillation around its mean value with a lateral correlation length much larger than the mesh size. Both the merging distanceL and the oscillation frequency are shown to be functions ofM and of the jet velocity. At larger values ofRe, the merging distance approaches a constant mean value and the amplitude of the oscillations becomes vanishingly small.At the scale of the mesh of the lattice, the oscillating phenomena is shown to result from the local confinement of the jet by its nearby neighbours. This observation is consistent with the fact that when the effect of the nearby jets is simulated by rigid walls, the frequency of the jet's oscillations is found to be of the same order. The influence of the hydrodynamical régime of the individual jets on the oscillations and the role of the lattice pattern on the collective behaviour is discussed on hand of an original model which focuses on the role of the recirculation zone on the delayed non linear saturation of the instabilities of the jet.     

时滞动力系统的稳定性与分岔:从理论走向应用

本文综述了近年来时滞动力系统稳定性与分岔方面的研究进展, 重点阐述了作者及其团队在稳定性分析、Hopf分岔计算、利用时滞改善系统稳定性等方面的一些理论和方法研究结果, 介绍了时滞对颤振主动控制系统、不稳定系统镇定、网络系统的影响等方面的研究. 基于研究体会, 对进一步的研究提出了若干展望.     

Performance of Nonlinear Vibration Absorbers for Multi-Degrees-of-Freedom Systems Using Nonlinear Normal Modes

Linear vibration absorbers are a valuable tool used to suppressvibrations due to harmonic excitation in structural systems. Whilelimited evaluation of the performance of nonlinear vibrationabsorbers for nonlinear structures exists in the literature forsingle mode structures, none exists for multi-mode structures.Consequently, nonlinear multiple-degrees-of-freedom structures areevaluated. The theory of nonlinear normal modes is extended toinclude consideration of modal damping, excitation and smalllinear coupling, allowing estimation of vibration absorberperformance. The dynamics of the N +1-degrees-of-freedom system areshown to reduce to those of a two-degrees-of-freedom system on afour-dimensional nonlinear modal manifold, thereby simplifying theanalysis. Quantitative agreement is shown to require a higher-order model which is recommended for future investigation.