吸 振 器 发 展 、 原 理 及 应 用

机电学院

机械设计制造及其自动化机电121 朱强 20120334121

绪论

自从人类诞生以来，就不断地在改造着世界。尤其是进入20世纪以来，世界发生了翻天覆地的变化：科学技术突飞猛进，社会生产力极大提高，经济规模空前扩大，物质极大丰富。然而，与此同时，人类与自然的关系也在急剧的变化，资源面临枯竭，污染日益严重，震惊世界的公害事件频频发生??环境问题已经成为了政府、社会关注的焦点，它将通过法律法规、国际公约、公众环保意识以及经济规律影响企业行为，影响社会经济的变革与发展。因此正确处理环境、经济和技术之间的关系，已经成为决定未来企业竞争能力的关键因素。

机电产品绿色设计包括振动工程，而振动控制是振动工程的一个重要科学分支。广义来说，振动控制包含诱发振动和控制振动两个范畴。

振动控制的措施大致分为五种：1.消振或减弱振源 2.隔震 3.动力吸振 4.阻尼减振 5.结构修改。在结构振动控制中，动力吸振器的研究和应用已得到了不断的发展。动力吸振器是建立在反共振原理基础上的，提摩盛科早在1928年就解决了正弦激励下动力吸振器的设计问题。80年代，国内曾利用动力吸振器成功排除了某改型飞机尾舵的扰流振故障。研究动力吸振器模拟问题，归根到底是一个数学优化问题和机械仿真问题。

一、发展背景

动力吸振器自1911年问世以来,在实践中得到了广泛的应用。它通过在需要减振的结构(称为主系统)上附加子结构,改变系统的振动能量的分布和传递特性,使振动能量转移到附加的子结构上,从而达到控制主系统振动的目的。传统的动力吸振器多属被动控制,它对于主系统的窄带响应有着良好的吸振效果,但由于其吸振带宽不可调节,对于宽频激励引起的主系统的振动,吸振效果不是很理想。

近年来,对于主动吸振器的大量研究表明,主动吸振器可以根据主系统的振动状态,自动调节自身的结构参数或振动状态,实现宽频吸振,提高了吸振器减振效果,大大拓宽了吸振器的应用范围。根据吸振器自动调节机理的不同,主动吸振器可分为全主动式吸振器和半主动式吸振器。全主动式吸振器是根据主系统的振动状态反馈调节吸振器的振动状态,使其对主

系统的动态作用力与主系统的振动加速度反相,从而实现主系统实时宽频振动控制。Tewanim等人首先将主动振动控制技术与动力吸振器结合起来,提出了主动动力吸振器。很多研究都表明全主动式吸振器对宽频振动确实可起到很好的控制作用,但它也不可避免地存在耗能大、系统易出现不稳定等问题。半主动式吸振器则融合了被动吸振器和全主动式吸振器的优点,它通过调整动力吸振器的结构参数,使之跟踪主系统的外界干扰频率,最大限度地抑制主系统的振动,其结构相对简单,耗能低,且能实现宽频吸振。目前半主动式吸振器多为刚度连续可调结构,如机械式、电液式、电磁式等,而将新材料、记忆合金和磁流变弹性体等用于半主动式吸振器的设计也成为当今研究的热点。

自从人类诞生以来，就不断地在改造着世界。尤其是进入20世纪以来，世界发生了翻天覆地的变化：科学技术突飞猛进，社会生产力极大提高，经济规模空前扩大，物质极大丰富。然而，与此同时，人类与自然的关系也在急剧的恶化，资源面临枯竭，污染日趋严重，震惊世界的公害事件频频发生??环境问题已经成为了政府、社会关注的焦点，它将通过法律法规、国际公约、公众环保意识以及经济规律影响企业行为，影响社会经济的变革与发展。因此正确处理环境、经济和技术之间的关系，已经成为决定未来企业竞争能力的关键因素。 机电产品绿色设计包括振动工程，而振动控制是振动工程的一个重要学科分支。随着科学技术的迅速发展、机械的高速化及结构的轻型化，大量的工程振动问题不断地涌现，引起了机械工作状态的恶化，生产效率和工作质量的下降。而机械振动常常是造成机械和结构恶性破坏和失效的直接原因。振动使结构的内应力大大增加，由于振动产生的交变载荷使结构发生疲劳破坏；共振使结构产生不允许的大变形，致使结构发生严重破坏。在有些机械中，由于自身作业的环境恶劣再加上振动的存在而引起地基的振动和噪音，造成更为恶劣的环境，使精密仪器不能正常工作，人的劳动条件恶化。工程史上由于振动而引起的失事已屡见不鲜。闻名的Tacoma吊桥事件就是一例。该桥长2800尺，宽39尺，于1940年因风载激起自振，历时一小时（振动约720周），破坏殆尽。所以，各种减振系统得到广泛的应用，减振系统的研究也越来越受到重视。

吸振是一项应用极为广泛的减振技术，从1902年Frahm发明了动力吸振器(DVA)以来，己有近百年的历史。由于它结构简单，又能有效地控制频率变化范围较小的结构与设备的振动，所以动力吸振器己成为实施振动控制的有效手段。被动式动力吸振器存在一个严重缺陷:它不适用于外激励力频率变化较大场合;而主动式动力吸振器可以很好地克服这个缺陷。并且随着计算机与自动控制技术的发展以及对结构振动与噪声控制水平要求的不断提高，近年来振动主动(有源)控制技术日益受到重视，其中主动式动力吸振技术发展迅速，且日显生机。