兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (6): 1784-1794.doi: 10.12382/bgxb.2022.0194
李占龙1,*(), 张正1, 姜稳稳2, 刘琪1, 任志曌1, 王瑶1, 宋勇1
收稿日期:
2022-03-28
上线日期:
2023-06-30
通讯作者:
基金资助:
LI Zhanlong1,*(), ZHANG Zheng1, JIANG Wenwen2, LIU Qi1, REN Zhizhao1, WANG Yao1, SONG Yong1
Received:
2022-03-28
Online:
2023-06-30
摘要:
特种车辆由于其作战、行驶环境复杂多变,使乘员及车载大型精密设备常暴露于低频大幅振动环境中,直接影响作战功效,甚至危及生命安全、引发严重的设备故障。为有效隔离其低频振动,开发了一种磁环型准零刚度隔振系统,对其系统刚度特性和隔振特性进行了理论与实验研究。基于磁电理论和刚度耦合理论,建立正、负刚度理论模型,获得了系统等效刚度,对其刚度机理与参数特性进行分析;进一步建立准零刚度隔振系统的非线性动力学模型,采用谐波平衡法和牛顿-拉夫森迭代法对系统非线性动力学方程进行求解,分析与评估其隔振特性,并搭建实验台进行验证。研究结果表明:负刚度机构具有明显的负刚度效应,与正刚度系统配合,可产生较宽的准零刚度区间;与线性系统相比,该准零刚度隔振系统隔振频带向低频区拓宽71.9%,共振峰值降低65.7%,稳态区间下位移响应幅值下降75%,加速度响应幅值下降80%,具有更宽的隔振频带和更大的振动衰减率。
李占龙, 张正, 姜稳稳, 刘琪, 任志曌, 王瑶, 宋勇. 磁环型准零刚度隔振系统动态特性[J]. 兵工学报, 2023, 44(6): 1784-1794.
LI Zhanlong, ZHANG Zheng, JIANG Wenwen, LIU Qi, REN Zhizhao, WANG Yao, SONG Yong. Dynamic Characteristics of Quasi-Zero Stiffness Vibration Isolation System with Magnetic Rings[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(6): 1784-1794.
磁环参数 | 内径/ mm | 外径/ mm | 厚度/ mm | 剩磁/ T | 磁导率/ (H·m-1) |
---|---|---|---|---|---|
内磁环 | 20 | 35 | 15 | 1.25 | 1.05 |
上磁环 | 55 | 80 | 15 | 1.25 | 1.05 |
下磁环 | 55 | 80 | 15 | 1.25 | 1.05 |
表1 环形永磁体的参数
Table 1 Parameters of permanent magnet rings
磁环参数 | 内径/ mm | 外径/ mm | 厚度/ mm | 剩磁/ T | 磁导率/ (H·m-1) |
---|---|---|---|---|---|
内磁环 | 20 | 35 | 15 | 1.25 | 1.05 |
上磁环 | 55 | 80 | 15 | 1.25 | 1.05 |
下磁环 | 55 | 80 | 15 | 1.25 | 1.05 |
图11 准零刚度隔振系统与负刚度机构力-位移特性曲线
Fig.11 Force-displacement characteristic curves of quasi-zero-stiffness vibration isolation system and negative stiffness mechanism
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