一种具有能量俘获自参数摆动力吸振器的设计及参数影响分析

传统的摆类动力吸振器因为抑振频带较窄，对于工程环境中较宽频带的振动，往往表现出较低的工作效率。针对该问题，本文设计了一款具有较宽抑振频带的自参数摆动力吸振器。该装置以封闭线圈代替了附属结构中的子结构摆，在子结构摆的两侧对称装有强磁铁。线圈摆动时切割磁感线产生感应电流，进而将振动抑制与能量俘获结合在一起。以所提动力吸振器为研究对象，基于拉格朗日方程推导了这类非线性振动系统的运动微分方程。采用多尺度方法求出了该系统的幅频特征方程，并应用李亚普诺夫稳定性理论给出稳态解的判别条件。应用小参数法进一步化简了幅频特征方程，并且获得了系统抑振频带的解析表达式。基于理论分析，应用数值方法研究了不同设计参数对抑振性能的影响，发现较小的机械阻尼、弹簧刚度和摆长，或较大的附加磁力都可以使该系统获得较高的抑振性能。上述结论得到了时域仿真的验证。研究发现与传统的摆类动力吸振器相比，由于增加了磁力和封闭线圈的作用，不仅会使系统的抑振性能得到提高，还可以实现对振动能量的俘获。