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反共振现象与动力吸振器原理简介

2017-09-06 声振之家


来源:节选自《结构振动理论》PPT

作者:柴睿



反共振原理


简谐激励下,两自由度无阻尼系统强迫振动方程

现讨论其稳态响应,简谐激励下,设稳态响应为:

代入方程得:

求逆,得稳态响应的振幅:

其中

若仅在m1上作用有激振力F1sinωtF2=0


得各自由度振幅:

当外激励(工作)频率

振幅b1等于零,即质点m1此时不振动,仅质点m2振动,这种现象称为反共振。 pa称为反共振频率。


工程上广泛应用的动力吸振器就是根据反共振发生原理,在原来(主)振动系统上设计一个附加的系统(附加系统)来抑制原系统的振动。


动力吸振现象


一个单自由度振动系统(m1,k1),受简谐激励F1sinpt的作用,系统固有频率为:

若外激励频率为p=pn,则系统将发生共振,振幅会无穷大。在此系统上再附加上一个由质量m2弹簧系数k2组成的子系统,则只要使子系统的设计参数满足:

那么当激励频率仍为

此时,质量m1的振动幅值b1=0。这种现象称为动力吸振,附加的质量弹簧系统(m2k2)称为动力吸振器。


无阻尼动力吸振器原理分析


带有附加子系统后,振动方程为:

设稳态响应为:

主系统的振幅为:

附加系统振幅为:

这里

因此,只要使

就可使主系统振幅b1=0。

当主系统上附加动力吸振器后,原来的共振频率转化成主系统的反共振频率,从而消除了主系统的振动,但动力吸振器(附加子系统)本身的振幅不为零。


此时

好象外激励反相直接作用到m2上一样。


吸振器弹簧k2对主系统施加的作用力

该力与主系统受到的外激励平衡,从而消除了主系统的振动。


为了在相当宽的工作频率范围内减小主系统的振动,可以设计有阻尼动力吸振器。


动力吸振器多种具体形式



输电缆上的动力吸振器

飞机舱内减振降噪动力吸振器示意图


高耸建筑上减震用动力吸振器示意图

土木行业称为调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper)


上海环球金融中心90层装有两台


“定风珠”


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