[发明专利]变质量动力吸振器瞬态过程仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于振动仿真领域，涉及变质量动力吸振器，具体涉及变质量动力吸振器瞬态过程仿真方法。

背景技术

在工程应用中，大多数振动是有害的。因此减振技术是振动力学研究的重要内容之一。动力吸振是一种常用的振动控制方法。传统的动力吸振器（dynamic vibration absorber，DVA）由质量、刚度、阻尼单元构成，安装在主系统上。通过合理设计动力吸振器参数，使其固有频率等于激振力频率，则可以显著地降低主系统振动。动力吸振器由于结构简单、性能稳定和成本低廉，在机械系统、工程结构、建筑及桥梁的振动控制中得到了广泛应用。但是当外界激振力频率发生改变时，吸振器的减振效果会由于失谐而急剧变差。

自适应动力吸振器（adaptive dynamic vibration absorber，ADVA）可以通过改变自身参数（如刚度、阻尼）来调节吸振器固有频率，实现对外界激振力频率的追踪，其更适用于抑制频率变化的激振力引起的振动，相对于主动式动力吸振器来说具有耗能少、稳定性好、控制简单等优点，因而得到了广泛的研究。到目前为止，国内外学者设计的自适应动力吸振器绝大部分都是基于刚度或阻尼调节，中国发明专利“一种固有频率可调的吸振装置及具有该吸振装置的发动机”（公布号：CN101639109A）公开了了一种新的基于质量调节的动力吸振器，该吸振器以一个液体箱作为变质量单元，通过调节箱中液体的体积改变吸振器质量，进而改变吸振器固有频率。图1为变质量动力吸振器振动模型，其中m₁、c₁、k₁分别代表主系统的质量、阻尼和刚度，m₂、m_v、c₂、k₂分别代表吸振器的固定质量、可变质量、阻尼和刚度，F₀sin(ωt)代表外界激励力，吸振器可变质量m_v可在0到m_vmax范围内变化。根据振动力学基本理论，变质量动力吸振器固有频率为：

ω2=k2m2+mv]]>

当可变质量m_v在0到m_maxv之间连续变化时，吸振器固有频率则在与之间连续变化。根据动力吸振器的减振原理可得，变质量动力吸振器在到的频带内能够实现有效减振。

到目前为止，国内外学者对基于质量或阻尼调节的动力吸振器已进行了深入的理论分析和仿真研究，有大量的学术论文及文献报道，但对于变质量动力吸振器的研究，特别是变质量瞬态过程的理论分析和仿真研究还极为少见。对变质量过程中吸振器及主系统的瞬态运动过程进行深入分析，不仅能够揭示主系统此时的运动规律，而且可以作为评判控制算法稳定性及精度的指标，因此变质量瞬态过程研究具有重要的意义。吸振器变质量过程是一个典型的非线性过程，目前还没有成熟的求解析解的方法，只能用数值分析的方法进行仿真。在振动系统数值分析中最常用的是逐步积分法，这种方法的基本思想是：把所求响应的时间区间划分成一系列很短的时段，在一个时段内，把非线性系统近似看作线性系统，并计算其响应值。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明的目的在于,提供一种变质量动力吸振器瞬态过程仿真方法，对变质量过程中吸振器及主系统的时域响应进行分析仿真。

为了实现上述技术任务，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种变质量动力吸振器瞬态过程仿真方法，该方法具体包括以下步骤：