[发明专利]一种减振器设计方法

说明书

本发明公开一种减振器设计方法，包括如下步骤：步骤1，建立减振器模型：写出减振器运动方程并通过参数重定义从而获得标准形式模型；步骤2，评估减振系统和隔离系统同时减振的可行性：通过所提出方法可获得一系列减振系统的特性，减振系统和隔离系统可同时减振的可行性和减振量等信息；步骤3，隔离系统参数设计：依据所提出的ε‑领域法，保证振动对减振系统和隔离系统的传递同时得到衰减并且衰减性能保持一致；步骤4，减振器减振性能评估：依据第3步方法选取相应的ε值，然后再按照步骤2中的方法开展可行性评估，最后依据评估结果确定最终的隔离系统参数或者给出不同的备选方案。本发明可使现有减振器减振性能得到显著提升。

技术领域

本发明属于振动减振器设计领域，具体涉及一种可全局优化以提高减振器性能的设计方法。

背景技术

自经典的无阻尼吸振器发明以来，减振器已获得了广泛应用，例如用于高楼和塔型建筑的吸振，列车、飞机系统的减振等。这类以阻尼吸收振动传导的方式通常称为被动减振。而被动减振器主要用于降低稳态振动量，当用于单一频率时可以是无阻尼的，但其只能作用于此单一固定频率并且有无限长瞬态响应时间的缺点。为克服这个缺点，通常需要加入阻尼，尽管这会使振动量不能完全吸收，但瞬态响应可以大大得以改善，并且可以在较大频率段内获得性能提升。但是，如果振动源的频率超出减振器的有效频段，这类有阻尼的被动吸振器的性能将会急剧下降。同时，被动减振器不能用于系统特性变化以及低频率段的场合。此时，通常采用主动或半主动(如主动-被动、自适应-被动等)的方法来处理相应的振动问题。

针对主动或半主动振动控制技术，Williams,K.A.等人在2005年“Dynamicmodeling ofa shape memory alloy adaptive tuned vibration absorber”中介绍了一种利用形状记忆合金来达到自适应振动隔离的设计方法。实际上，自适应调节技术早在2000年Kim,J.等人在文献“New shunting parameter tuning method for piezoelectricdamping based on measured electrical impedance”中就采用压电材料实现自适应调节减振器参数的技术。然而，从设计角度看，不管是主动、被动还是自适应减振器，设计目标均是找到一组减振器参数，使得振动传递得以隔离或衰减。具体地，任一减振器的模型可以简化为一个两自由度的质量块-弹簧-阻尼器系统，见图1，图中d表示外界振动，u表示设计输入，x₁和x₂为两质量块(相对于平衡位置)的位移，m₁,k₁和c₁代表减振系统的参数，m₁表示减振系统的质量，k₁表示减振系统的弹簧刚度，c₁表示减振系统的阻尼器系数；m₂,k₂和c₂代表需要设计的隔离系统参数，m₂表示隔离系统的质量，k₂表示隔离系统的弹簧刚度，c₂表示隔离系统的阻尼器系数；减振器设计正是通过合适的m₂,k₂and c₂(称为隔离系统)的设计，使得振动d对底座(阴影部分，称为减振系统)的振动传递最小甚至隔离。