一种多模态振动抑制装置及方法制造方法及图纸

本申请公开了一种多模态振动抑制装置及方法，其中装置包括：弹性柱，底端用于与振动结构连接；附加质量块设置在弹性柱的顶端，弹性柱和附加质量块用于对振动结构产生的多模态振动频率中较低的频率进行抑制；压电单元，用于设置在振动结构上；压电分流电路，与压电单元电连接，压电单元和压电分流电路用于对振动结构产生的多模态振动频率中较高的频率进行抑制。本申请采用机电联合的方式，弥补了动力吸振器控制多模态振动导致其几何尺寸与附加质量过大、结构过于繁复的问题，同时也避免了压电分流控制多模态振动导致其分流电路过于冗杂的问题。冗杂的问题。冗杂的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多模态振动抑制装置及方法


[0001]本申请涉及振动控制
，特别涉及一种多模态振动抑制装置及方法。

技术介绍

[0002]振动是常见的物理现象，在某些场景中振动是有害的，会造成噪音、松动、磨损加剧等一系列不利影响，因此在这些场景中需要对振动进行抑制。
[0003]一种常用的抑振方式可以将结构振动的机械能通过共振转移到动力吸振器上，达到抑制结构振动的目的。若单纯采用动力吸振器对受控结构的多个模态频率同时进行抑制，必然会导致动力吸振器的质量占比较大，部分场景中动力吸振器的质量可能达到主振系质量的10％～20％，这严重限制了其在工程实践中的进一步应用。而压电分流技术可以大大减小附加质量，压电分流技术利用压电材料的压电效应，将结构振动的机械能转化为电能，再通过外接电路对电能进行储存或耗散，达到转移和消耗结构振动能量的目的。但是，若通过压电分流技术对受控结构的多模态频率进行抑制，则需附加较为复杂的分流电路，这也限制了其在工程实践中的应用领域。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种多模态振动抑制装置及方法，用以解决现有技术中单独的动力吸振器或单独的压电分流在对结构振动的多模态频率抑制上都难以实现的问题。
[0005]一方面，本申请实施例提供了一种多模态振动抑制装置，包括：
[0006]弹性柱，底端用于与振动结构连接；
[0007]附加质量块设置在弹性柱的顶端，弹性柱和附加质量块用于对振动结构产生的多模态振动频率中较低的频率进行抑制；
[0008]压电单元，用于设置在振动结构上；
[0009]压电分流电路，与压电单元电连接，压电单元和压电分流电路用于对振动结构产生的多模态振动频率中较高的频率进行抑制。
[0010]另一方面，本申请实施例还提供了一种多模态振动抑制方法，包括：
[0011]对振动结构的振动频谱进行分析，确定两个模态频率；
[0012]选择与两个模态频率中较低的频率匹配的附加质量块，将附加质量块设置在弹性柱的顶端，并将弹性柱的底端与振动结构连接；
[0013]根据两个模态频率中较高的频率确定压电分流电路中电阻模块的电阻值和电感模块的电感值；
[0014]在振动结构上设置压电单元，将压电单元和电阻模块以及电感模块依次串联。
[0015]本申请中的一种多模态振动抑制装置及方法，具有以下优点：
[0016]采用机电联合的方式，弥补了动力吸振器控制多模态振动导致其几何尺寸与附加质量过大、结构过于繁复的问题，同时也避免了压电分流控制多模态振动导致其分流电路过于冗杂的问题。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本申请实施例提供的一种多模态振动抑制装置在振动结构上的安装状态示意图；
[0019]图2为本申请实施例提供的多模态振动抑制装置在振动结构上的周期设置示意图；
[0020]图3为本申请实施例提供的多模态振动抑制装置在均质薄板上安装前后的受激振动响应对比。
[0021]附图标号说明：1
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振动结构，2
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弹性柱，3
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压电单元，4
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分流电路盒，41
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电阻模块，42
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电感模块，5
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附加质量块，51
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安装杆。
具体实施方式
[0022]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0023]图1为本申请实施例提供的一种多模态振动抑制装置的结构示意图。本申请实施例提供了一种多模态振动抑制装置，包括：
[0024]弹性柱2，底端用于与振动结构1连接；
[0025]附加质量块5设置在弹性柱2的顶端，弹性柱2和附加质量块5用于对振动结构1产生的多模态振动频率中较低的频率进行抑制；
[0026]压电单元3，用于设置在振动结构1上；
[0027]压电分流电路，与压电单元3电连接，压电单元3和压电分流电路用于对振动结构1产生的多模态振动频率中较高的频率进行抑制。
[0028]示例性地，弹性柱2可以采用橡胶、泡沫塑料、海绵等粘弹性材料的一种或几种的组合。弹性柱2和压电单元3可以直接粘贴在振动结构1的表面，具体可以采用胶水或环氧树脂粘贴连接。
[0029]在本申请的实施例中，弹性柱2和压电单元3需要设置在振动结构1表面上相同的区域中，且该区域应比较小，即弹性柱2和压电单元3之间的距离应比较小，以使振动结构1距离很小的两个位置上多模态频率的振动都能得到抑制。
[0030]在确定振动结构1的多模态频率后，可以根据多模态频率中较高的频率确定相应的压电分流电路中电子器件的指标值，然后将与指标值匹配的电子器件和压电单元串联后，即可形成完整的压电分流电路回路。利用压电分流抑振技术时，通过压电单元3的压电效应，将振动结构1振动的机械能转化为电能，然后通过压电分流电路转化为热能耗散，达到消耗振动能量和抑制振动的作用。
[0031]在一种可能的实施例中，压电分流电路设置在分流电路盒4中。
[0032]示例性地，压电分流电路可以设置在PCB电路板上，而PCB电路板则可以通过螺钉或卡槽安装在分流电路盒4中。进一步地，分流电路盒4可以采用塑料制成，其底面上需要设置两个通孔，该两个通孔用于穿过由压电单元3引出的导线。
[0033]在本申请的实施例中，可以将分流电路盒4设置在弹性柱2的顶端，附加质量块5设置在分流电路盒4的顶面上。由于分流电路盒4和附加质量块5都设置在了弹性柱2顶端，因此可以将分流电路盒4及内部的PCB电路板也作为机械式动力吸振器的一部分，和附加质量块5一起组成了动力吸振器的质量部分，可以减小附加质量块5的体积和质量。同时，弹性柱2和分流电路盒4可以采用粘贴的方式连接在一起，具体可以采用胶水或环氧树脂粘贴连接。
[0034]在一种可能的实施例中，附加质量块5通过安装杆51设置在分流电路盒4的顶面上。
[0035]示例性地，安装杆51可以采用螺杆或光杆。当采用螺杆时，附加质量块5上设置有与螺杆匹配的螺孔，附加质量块5螺接在安装杆51上。
[0036]无论安装杆51采用螺杆还是光杆，都需要在分流电路盒4的顶面上设置螺孔，并在安装杆51的侧面底端设置与该螺孔匹配的螺纹，以通过螺接的方式将安装杆51连接在分流电路盒4上。采用螺接的方式可以提升安装杆51的拆装便利性，而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模态振动抑制装置，其特征在于，包括：弹性柱(2)，底端用于与振动结构(1)连接；附加质量块(5)设置在所述弹性柱(2)的顶端，所述弹性柱(2)和附加质量块(5)用于对振动结构(1)产生的多模态振动频率中较低的频率进行抑制；压电单元(3)，用于设置在振动结构(1)上；压电分流电路，与所述压电单元(3)电连接，所述压电单元(3)和压电分流电路用于对振动结构(1)产生的多模态振动频率中较高的频率进行抑制。2.根据权利要求1所述的一种多模态振动抑制装置，其特征在于，所述压电分流电路设置在分流电路盒(4)中。3.根据权利要求2所述的一种多模态振动抑制装置，其特征在于，所述分流电路盒(4)设置在所述弹性柱(2)的顶端，所述附加质量块(5)设置在所述分流电路盒(4)的顶面上。4.根据权利要求3所述的一种多模态振动抑制装置，其特征在于，所述附加质量块(5)通过安装杆(51)设置在所述分流电路盒(4)的顶面上。5.根据权利要求4所述的一种多模态振动抑制装置，其特征在于，所述安装杆(51)为螺杆，所述附加质量块(5)上设置有与所述螺杆匹配的螺孔，所述附加质量块(5)螺接在所述安装杆(51)上。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志巍，刘璞，盛美萍，
申请(专利权)人：西北工业大学宁波研究院，
类型：发明
国别省市：