一种多模态振动抑制装置及方法

本申请涉及振动控制，特别涉及一种多模态振动抑制装置及方法。

背景技术：

1、振动是常见的物理现象，在某些场景中振动是有害的，会造成噪音、松动、磨损加剧等一系列不利影响，因此在这些场景中需要对振动进行抑制。

2、一种常用的抑振方式可以将结构振动的机械能通过共振转移到动力吸振器上，达到抑制结构振动的目的。若单纯采用动力吸振器对受控结构的多个模态频率同时进行抑制，必然会导致动力吸振器的质量占比较大，部分场景中动力吸振器的质量可能达到主振系质量的10％～20％，这严重限制了其在工程实践中的进一步应用。而压电分流技术可以大大减小附加质量，压电分流技术利用压电材料的压电效应，将结构振动的机械能转化为电能，再通过外接电路对电能进行储存或耗散，达到转移和消耗结构振动能量的目的。但是，若通过压电分流技术对受控结构的多模态频率进行抑制，则需附加较为复杂的分流电路，这也限制了其在工程实践中的应用领域。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种多模态振动抑制装置及方法，用以解决现有技术中单独的动力吸振器或单独的压电分流在对结构振动的多模态频率抑制上都难以实现的问题。

2、一方面，本申请实施例提供了一种多模态振动抑制装置，包括：

3、弹性柱，底端用于与振动结构连接；

4、附加质量块设置在弹性柱的顶端，弹性柱和附加质量块用于对振动结构产生的多模态振动频率中较低的频率进行抑制；

5、压电单元，用于设置在振动结构上；

6、压电分流电路，与压电单元电连接，压电单元和压电分流电路用于对振动结构产生的多模态振动频率中较高的频率进行抑制。

7、另一方面，本申请实施例还提供了一种多模态振动抑制方法，包括：

8、对振动结构的振动频谱进行分析，确定两个模态频率；

9、选择与两个模态频率中较低的频率匹配的附加质量块，将附加质量块设置在弹性柱的顶端，并将弹性柱的底端与振动结构连接；

10、根据两个模态频率中较高的频率确定压电分流电路中电阻模块的电阻值和电感模块的电感值；

11、在振动结构上设置压电单元，将压电单元和电阻模块以及电感模块依次串联。

12、本申请中的一种多模态振动抑制装置及方法，具有以下优点：

13、采用机电联合的方式，弥补了动力吸振器控制多模态振动导致其几何尺寸与附加质量过大、结构过于繁复的问题，同时也避免了压电分流控制多模态振动导致其分流电路过于冗杂的问题。

技术特征：

1.一种多模态振动抑制装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种多模态振动抑制装置，其特征在于，所述压电分流电路设置在分流电路盒(4)中。

3.根据权利要求2所述的一种多模态振动抑制装置，其特征在于，所述分流电路盒(4)设置在所述弹性柱(2)的顶端，所述附加质量块(5)设置在所述分流电路盒(4)的顶面上。

4.根据权利要求3所述的一种多模态振动抑制装置，其特征在于，所述附加质量块(5)通过安装杆(51)设置在所述分流电路盒(4)的顶面上。

5.根据权利要求4所述的一种多模态振动抑制装置，其特征在于，所述安装杆(51)为螺杆，所述附加质量块(5)上设置有与所述螺杆匹配的螺孔，所述附加质量块(5)螺接在所述安装杆(51)上。

6.根据权利要求1所述的一种多模态振动抑制装置，其特征在于，所述压电分流电路包括串联的电阻模块(41)和电感模块(42)。

7.根据权利要求6所述的一种多模态振动抑制装置，其特征在于，所述电感模块(42)包括串联的电容、电阻和双极运算放大器。

8.根据权利要求7所述的一种多模态振动抑制装置，其特征在于，所述电阻和电阻模块(41)均采用可调电位器。

9.一种多模态振动抑制方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的一种多模态振动抑制方法，其特征在于，附加质量块(5)、弹性柱(2)、压电单元(3)和压电分流电路组成多模态振动抑制装置，多个所述多模态振动抑制装置按照设定的周期设置在振动结构(1)上。

技术总结
本申请公开了一种多模态振动抑制装置及方法，其中装置包括：弹性柱，底端用于与振动结构连接；附加质量块设置在弹性柱的顶端，弹性柱和附加质量块用于对振动结构产生的多模态振动频率中较低的频率进行抑制；压电单元，用于设置在振动结构上；压电分流电路，与压电单元电连接，压电单元和压电分流电路用于对振动结构产生的多模态振动频率中较高的频率进行抑制。本申请采用机电联合的方式，弥补了动力吸振器控制多模态振动导致其几何尺寸与附加质量过大、结构过于繁复的问题，同时也避免了压电分流控制多模态振动导致其分流电路过于冗杂的问题。

技术研发人员：郭志巍,刘璞,盛美萍
受保护的技术使用者：西北工业大学宁波研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15