[发明专利]一种用于抑制一维弹性体横向振动的非线性消振装置

说明书

本发明公开了一种用于抑制一维弹性体横向振动的非线性消振装置，包括空心管、永磁体、阻尼、弹簧和悬空永磁体，其中永磁体固定于空心管内壁两侧，与悬空永磁体通过一对斜置的弹簧和阻尼连接。通过一对斜置弹簧具有的负刚度和阻尼的耗散，本装置可以实现大振幅或小振幅下、短时间内一维弹性体全长度的宽频横向振动抑制。本装置质量较小，几乎不改变一维弹性体的固有频率。本装置中的永磁体不仅可以避免悬空永磁体在振动过程中与一维弹性体发生碰撞，还可以加强该装置对一维弹性体的振动抑制效果。本装置设计简单，结构轻便，加工成本较低，易于实现，适用范围广泛。

技术领域

本发明涉及机械减振领域，特别是一种用于抑制一维弹性体横向振动的非线性消振装置。

背景技术

一维弹性体广泛存在于实际工程中，如杆、梁、管道等。由于振动可能会导致弹性体的破坏，更严重地，会影响弹性体的使用寿命，所以为了避免上述情况发生，许多学者与工程师都一直致力于弹性体的振动抑制。现有的弹性体振动抑制方法主要是将固定装置加在振幅较大的位置，但这样会改变弹性体的固有频率和模态，还会造成弹性体其他位置的振幅过大。另外，对于常见的弹性体振动抑制，如管道、桥梁的涡激振动或吊杆的风致振动，有效的措施是改造其外部形状或附加整流板等，使得涡的形态发生改变，避免由涡引起的共振。事实上弹性体的振动会由多种因素产生，把注意力放在控制激励源的同时，更应该注重弹性体自身振幅的抑制。为此，需要有相应的消振装置来满足各种工况下弹性体的振动。工程中现有的线性消振装置不能实现宽频消振，无线性刚度的非线性消振装置不能满足在较小振幅下的振动抑制。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用于抑制一维弹性体横向振动的非线性消振装置。本装置可安装在一维弹性体的弹性边界、与其他部件的连接处或者振幅较大的位置，附加质量小且具有负线性刚度，几乎不改变弹性体的固有频率，可实现大振幅或小振幅下、短时间内弹性体的全长度宽频横向振动抑制。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于抑制一维弹性体横向振动的非线性消振装置，包括空心管、永磁体、阻尼、弹簧和悬空永磁体；所述永磁体固定于空心管内壁两侧，与悬空永磁体通过一对斜置的弹簧和阻尼连接。

所述空心管、永磁体和悬空永磁体的质量总和不超过一维弹性体质量的10%，且悬空永磁体能够在空心管内上下运动。

所述永磁体的磁极位于其上下两个端面，上端面为S极，下端面为N极。

所述悬空永磁体的磁极位于其上下两个端面，上端面为N极，下端面为S极。

所述悬空永磁体在装置中的初始状态受自身重力、永磁体排斥力和弹簧恢复力的作用。

与现有技术相比，本发明具有如下实质性特点和优点：

本发明特有的结构设计，安装在一维弹性体易发生较大振幅的位置，使其适合于各种复杂激励环境下的振动抑制。整个装置质量较小，几乎不改变一维弹性体的固有频率。相比于一对水平放置的弹簧，本装置的一对斜置弹簧具有强非线性和负刚度特性，可以使悬空永磁体在短时间内产生更大的振幅，进而使得该装置能满足一维弹性体在大振幅或小振幅下的振动抑制，提升该装置的阻尼耗散效率，更快速地减小一维弹性体的振幅。本装置中的一对斜置阻尼也具有非线性，相比于线性阻尼，其具有更优越的能量耗散性能。固定于空心管内壁两侧的永磁体不仅可以避免悬空永磁体在振动过程中与一维弹性体发生碰撞，还可以使悬空永磁体产生较大的振幅，加强本装置对一维弹性体的振动抑制效果。由于非线性吸振器的能量靶向传递性，本装置安装在一维弹性体的较大振幅处可以实现全长度的横向振动抑制。本装置设计简单，结构轻便，加工成本较低，易于实现，适用范围广泛。

附图说明

图1是本发明一种用于抑制一维弹性体横向振动的非线性消振装置结构示意图。

图2是本发明实施例一维弹性体结构横向振动抑制示意图。