本技术涉及动力吸振,更具体地,涉及一种分段刚度摩擦阻尼非线性能量阱。
背景技术:
1、振动一直是各大工程中的普遍现象,如建筑结构在地震作用下的震动,会严重影响居民的安全性和舒适度;又如桥面板在行车过程中发生一系列竖向振动,影响驾驶人员在行车过程中的感受;因此,结构振动抑制一直以来是研究的热点。如今减振的方法众多,具体可分为主动控制、半主动控制以及被动控制,其中被动控制技术因其易于实现因而最为常见。被动控制技术主要以动力吸振器为主,如调谐质量阻尼器tmd(tuned massdamper)、非线性能量阱nes(nonlinear energy sink)等,tmd在工程中已广泛使用,但其减振频带窄,且在结构频率发生变化时难以适应,因此设计一种变刚度吸振器nes,能够持续对不同频率进行调频成为一种新的趋势。本实用新型设计了一种分段刚度分段摩擦阻尼非线性能量阱,能够实现变刚度变阻尼的特性,能够适应不同的结构振动环境和提供梯度耗能能力,因而具有广阔的前景和实际意义。
技术实现思路
1、本实用新型为减小结构振动所带来的影响,提供一种分段刚度摩擦阻尼非线性能量阱,具有非线性刚度宽频减振能力以及更强的分段摩擦阻尼耗能能力。
2、为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:包括待减振体系1,悬臂杆2,悬空杆3,质量块4,弹簧5,伸缩杆6,曲面摩擦板7以及质量块4上设置的凹槽8。悬臂杆2与质量块4固接,两根悬空杆3插入质量块4设置的凹槽8且悬空杆3不与凹槽8接触。弹簧5包裹住伸缩杆6,当质量块4碰到弹簧5和伸缩杆6时,弹簧不容易偏移从而在竖向提供径向刚度。
3、进一步地,所述待减振体系1可以为建筑结构、发生竖向振动的桥面板结构。
4、进一步地,所述减振器通过悬臂杆2、悬空杆3以及弹簧5形成三级刚度。当待减振体系1发生微小振动时,质量块4不接触悬空杆3和弹簧5,仅有悬臂杆2充当刚度项,此时非线性能量阱刚度为k1;当振动加大时,质量块4将接触到悬空杆3,此时非线性能量阱刚度提升为k1+k2;当振动加剧时,质量块4将接触到弹簧5,此时非线性能量阱刚度提升为k1+k2+k3;从而形成分段线性刚度,其拟合后的刚度接近于立方刚度。
5、进一步地,所述曲面摩擦板7中设置有三段摩擦区域,所述三段摩擦区域中摩擦阻尼系数从中间往两端依次增大,其中三段摩擦区域的阻尼系数分别为μ1、μ2和μ3。当待减振体系1发生不同幅值的振动时,质量块4会依次接触到曲面摩擦板7的三段摩擦区域,从而产生分段阻尼。
6、进一步地,所述一种分段刚度摩擦阻尼非线性能量阱工作原理为:当待减振体系1发生微小振动时,非线性能量阱的刚度系数和阻尼系数分别为k1、μ1;当待减振体系1振动幅度提升时,非线性能量阱的刚度系数和阻尼系数分别为k1+k2、μ2;当待减振体系1振动幅度继续提升时,非线性能量阱的刚度系数和阻尼系数分别为k1+k2+k3、μ3。从而形成具有变刚度变阻尼特性的非线性动力吸振器。
7、与现有技术相比,本实用新型有益效果是:本实用新型提供了一种分段刚度摩擦阻尼非线性能量阱,通过分段刚度和分段阻尼,实现了变刚度和变阻尼的特性,因而具有一定的工程适用性和实用性。
1.一种分段刚度摩擦阻尼非线性能量阱,其特征在于:包括待减振体系(1),悬臂杆(2),悬空杆(3),质量块(4),弹簧(5),伸缩杆(6),曲面摩擦板(7)以及凹槽(8),悬臂杆(2)与质量块(4)固接,两根悬空杆(3)插入质量块(4)设置的凹槽(8)且悬空杆(3)不与凹槽(8)接触,弹簧(5)包裹住伸缩杆(6),当质量块(4)碰到弹簧(5)和伸缩杆(6)时,弹簧不容易偏移从而在竖向提供径向刚度。
2.根据权利要求1所述的一种分段刚度摩擦阻尼非线性能量阱,其特征在于:待减振体系(1)可以为建筑结构、发生竖向振动的桥面板结构。
3.根据权利要求1所述的一种分段刚度摩擦阻尼非线性能量阱,其特征在于:通过悬臂杆(2)、悬空杆(3)以及弹簧(5)形成三级刚度,当待减振体系(1)发生微小振动时,质量块(4)不接触悬空杆(3)和弹簧(5),仅有悬臂杆(2)充当刚度项,此时非线性能量阱刚度为k1;当振动加大时,质量块(4)将接触到悬空杆(3),此时非线性能量阱刚度提升为k1+k2;当振动加剧时,质量块(4)将接触到弹簧(5),此时非线性能量阱刚度提升为k1+k2+k3;从而形成分段线性刚度,其拟合后的刚度接近于立方刚度。
4.根据权利要求1所述的一种分段刚度摩擦阻尼非线性能量阱,其特征在于:曲面摩擦板(7)中设置有三段摩擦区域,所述三段摩擦区域中摩擦阻尼系数从中间往两端依次增大,其中三段摩擦区域的阻尼系数分别为μ1、μ2和μ3,曲面摩擦板(7)曲率与悬臂杆(2)端部弯曲时的曲率相近,当待减振体系(1)发生不同幅值的振动时,质量块(4)会依次接触到曲面摩擦板(7)的三段摩擦区域,从而产生分段阻尼。
5.根据权利要求1所述的一种分段刚度摩擦阻尼非线性能量阱,其特征在于:当待减振体系(1)发生微小振动时,非线性能量阱的刚度系数和阻尼系数分别为k1、μ1;当待减振体系(1)振动幅度提升时,非线性能量阱的刚度系数和阻尼系数分别为k1+k2、μ2;当待减振体系(1)振动幅度继续提升时,非线性能量阱的刚度系数和阻尼系数分别为k1+k2+k3、μ3;从而形成具有变刚度变阻尼特性的非线性动力吸振器。