[发明专利]一种可动附加质量诱导变模态特性的减振装置与方法

说明书

本发明公开了一种可动附加质量诱导变模态特性的减振方法，步骤如下，S1，获取类似梁结构的外界激励频率或激励频带。S2，获取类似梁结构的多阶模态。S3，选取类似梁结构的特定阶模态。S4，计算特定阶模态的模态振型节点和极值点。S5，初步确定质量块的质量。S6，通过试验确定质量块的质量。S7，根据模态振型节点和极值点求取基座梁的长度。S8，将减振装置安装在类似梁结构上。以及一种减振装置，包括质量块、连接元件、螺钉和基座梁，质量块通过磁性吸附在连接元件上，连接元件与基座梁通过磁力刚性连接；基座梁通过螺钉安装在类似梁结构上。本发明具有普适性且质量块的质量和安装位置可调、可改变梁结构多模态频率，因此具有多模态振动抑制特性。

技术领域

本发明属于结构减振技术领域，具体涉及一种可动附加质量诱导变模态特性的减振装置与方法，通过调控模态达到对类似梁结构振动控制。

背景技术

结构工程中普遍存在类似梁结构，如类似悬臂梁的机械臂、类似简支梁或类似固支梁。这些梁结构有时避免不了的受到特定频带扰动而产生大幅振动，振动将导致结构的次生故障。目前，针对梁结构振动问题，多采用减振装置，有主动减振、半主动减振和被动减振。由于被动减振装置结构简单、成本低，已有较多关注。这些被动减振器的共同特点为改变结构模态方式解决或减弱振动，即通过改变原始结构的模态频率，使其远离激励源频率（模态匹配），或通过共振的形式，采用调谐质量减振器消耗原始结构的振动能量（共振吸能）。

针对梁结构的减振器也有不少文献或专利。如中国专利200710074703.9公开了一种汽车副车架上的减振吸能装置及其方法，其利用共振吸能的原理进行减振吸能，它包括质量块、弹性体，将连接弹性体的质量块放置于一阶弯曲模态对应的最大位移处，并可通过调节质量块的质量和弹性体阻尼来调节减振吸能装置的频率。然而，它的适用性不强。

发明内容

本发明要解决的是现有梁结构由于未周全考虑环境的激励因素，或梁结构局部约束导致的激励，致使梁结构的激励频率集中在某一个共振频带内或多个共振频带内（模态频率不匹配），导致梁结构产生共振引起剧烈振动的问题；或是梁结构无法避免的在某个频带内处于长时间工作状态，激励频率引起的梁结构某阶模态发生共振引起的剧烈振动问题，从而提供一种适用于梁结构的可动附加质量诱导变模态特性的减振装置与方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种可动附加质量诱导变模态特性的减振方法，步骤如下，S1，获取作用在类似梁结构上的外界激励频率或激励频带。

S2，获取类似梁结构的多阶模态，包括模态振型和模态频率。获得梁结构模态的方式有实验、有限元、理论计算等。

S3，从步骤S2中选取引起类似梁结构共振的特定阶模态。

S4，计算特定阶模态的模态振型节点和极值点。

S5，初步确定减振装置中质量块的质量。

具体步骤为，S5.1，获得类似梁结构模态频率要改变的幅度H。

S5.2，根据附加质量、模态频率、模态振型的关系规律求取附加质量影响系数f。附加质量对梁结构某阶模态频率的影响取决于附加质量所在位置的模态振型值与梁结构不变形位置的距离，距离越大，模态频率受到附加质量的影响越大。

S5.3，结合步骤S5.1和步骤S5.2计算质量块的质量M，计算公式为。

S6，通过试验确定质量块的质量。

将步骤S5中的质量块安装到类似梁结构的模态振型极值点的最大值处，进行试验，并比较模态频率改变幅度的实时值A与幅度H，若实时值A不等于幅度H，则改变质量块的质量直至实时值A等于幅度H 。

梁结构模态的改变，可以通过附加质量大小和附加质量作用位置进行。