【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抗震结构减震平台，尤其涉及一种基于准零刚度的减震平台优化设计方法。
技术介绍
1、工程实践中，结构不可避免的承受不利振动，抑制振动、保护结构尤为重要。在各种振动控制方法中，被动隔振系统因其优良的结构性能和实用性得到了广泛应用。对于线性隔震系统，为使其能获得较宽的隔震频率范围实现低频隔振，需要降低隔震系统的固有频率，这将导致其刚度降低，承载能力削弱，无法同时实现高承载能力和低固有频率。然而，通过在结构中引入一种非线性刚度，即准零刚度(qzs)，可使结构在静平衡位置振动时刚度趋于0，实现低频隔振的同时不牺牲结构静载能力，因此近年来qzs的设计和应用备受关注。
2、然而，在先前的研究中，qzs隔振系统的qzs区段范围有限，且当系统产生大振动位移时会出现不稳定、分岔和跳跃现象。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于准零刚度的减震平台优化设计方法，其通过运用斜弹簧与水平弹簧将正刚度和负刚度合理组合，优化设计参数，可使系统获得区段更宽的qzs，且在大振动位移下保持稳定，从而提高结构的整体隔振/抗震性能，进而可以有效解决
技术介绍
中提出的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、一种基于准零刚度的减震平台优化设计方法，包括如下步骤：
4、步骤一：构建由水平弹簧、斜弹簧、旋转杆、阻尼器组成的棱柱形隔振平台；
5、步骤二：构建棱柱形隔振平台的数学模型，定义优化参数，所述参数包括旋转杆初始转角θ、旋转杆长
6、步骤三：选取满足要求的旋转杆初始转角θ、旋转杆长度l、水平弹簧刚度kh、斜弹簧刚度k1设计变量值，代入公式(1)-(3)中，得到棱柱形隔振平台在该组参数下的刚度力曲线以及对应的准零刚度区段宽度d1，公式(1)-(3)表示为：
7、fk＝fh+fp (1)
8、
9、
10、式中，fh为水平弹簧的刚度力，fp为斜弹簧的刚度力，fk为棱柱形隔振平台的组合非线性刚度力，△x为棱柱形隔振平台整体在水平方向的位移，△l为斜弹簧长度变化量，y1为棱柱形隔振平台整体在竖向的位移；
11、其中，△x、△l由公式(4)-(9)确定：
12、
13、
14、δx＝2x1 (6)
15、
16、
17、δl＝l1-l0 (9)
18、式中，x1为半边棱柱形隔振平台水平向位移，θ为旋转杆初始转角，△h表示平台高度变化量，为旋转杆旋转角度，l为旋转杆杆长，l0为斜弹簧初始长度，l1为斜弹簧运动长度；
19、步骤四：保持步骤三中旋转杆初始转角θ、水平弹簧刚度kh、斜弹簧刚度k1参数不变，改变旋转杆长度l，重复步骤三，得到棱柱形隔振平台改变旋转杆杆长l下的刚度力曲线以及对应的准零刚度区段宽度d1；
20、步骤五：评估步骤四中改变旋转杆杆长l下的刚度力曲线，若曲线准零刚度区段得到优化，则进行下一步并得到优化参数的旋转杆杆长l，否则重复步骤五；评估标准是准零刚度区段宽度，宽度大的曲线表明该参数组下的隔振平台可在更大范围内实现准零刚度(qzs)效应，有助于消除大振动位移中潜在的不稳定性、分岔和跳跃现象，提高整体隔振性能；
21、步骤六：控制步骤五中优化参数旋转杆杆长l对应的设计变量值旋转杆初始转角θ、水平弹簧刚度kh不变、改变斜弹簧刚度k1，即改变棱柱形隔振平台的组合刚度，得到一组关于棱柱形隔振平台组合刚度取值的数据，分别代入公式(1)-(3)中，得到棱柱形隔振平台在不同组合刚度下的刚度力曲线；
22、步骤七：评估步骤六中优化参数旋转杆杆长l下不同组合刚度的刚度力曲线，选取最优准零刚度区段，得到与之对应的优化参数斜弹簧刚度k1，评估标准同步骤五；
23、步骤八：依据步骤五得到的参数旋转杆杆长l以及步骤七得到的参数斜弹簧刚度k1，完成给定旋转杆初始转角θ下的棱柱形隔振平台优化设计；
24、步骤九：选取满足要求的旋转杆初始转角θ、旋转杆长度l、水平弹簧刚度kh、斜弹簧刚度k1设计变量值，控制旋转杆长度l、水平弹簧刚度kh、斜弹簧刚度k1参数不变，改变旋转杆初始转角θ，重复步骤四～七，完成给定旋转杆长度l下的棱柱形隔振平台优化设计。
25、进一步地，在步骤一中，所述棱柱形隔振平台还包括顶板、底板以及轴承，所述顶板与底板平行间隔设置，所述旋转杆设置于顶板和底板之间，所述旋转杆设有四组，分别对称设置在底板的四角，所述旋转杆由上四边形和下四边形组成，所述上四边形的顶部与顶板通过轴承连接，所述下四边形的底部与底板通过轴承连接，所述上四边形与下四边形之间铰接，所述斜弹簧分别安装在上四边形和下四边形的一条对角线上，所述两个斜弹簧共用一个内侧铰接点，纵向两组旋转杆内侧之间连接有纵杆，所述水平弹簧和阻尼器连接在两组纵杆之间，所述水平弹簧与阻尼器平行布置。
26、本专利技术的有益效果如下：通过优化设计安装在棱柱形隔振平台内部的水平弹簧与斜弹簧的刚度比、旋转杆长度及旋转杆初始转角参数，可以使棱柱形隔振平台在更大范围内实现准零刚度效应，且在大振动位移下性能稳定，有助于消除大振动位移中潜在的不稳定性、分岔和跳跃现象，提高整体隔振性能。
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1.一种基于准零刚度的减震平台优化设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于准零刚度的减震平台优化设计方法，其特征在于：在步骤一中，所述棱柱形隔振平台还包括顶板、底板以及轴承，所述顶板与底板平行间隔设置，所述旋转杆设置于顶板和底板之间，所述旋转杆设有四组，分别对称设置在底板的四角，所述旋转杆由上四边形和下四边形组成，所述上四边形的顶部与顶板通过轴承连接，所述下四边形的底部与底板通过轴承连接，所述上四边形与下四边形之间铰接，所述斜弹簧分别安装在上四边形和下四边形的一条对角线上，所述两个斜弹簧共用一个内侧铰接点，纵向两组旋转杆内侧之间连接有纵杆，所述水平弹簧和阻尼器连接在两组纵杆之间，所述水平弹簧与阻尼器平行布置。
【技术特征摘要】
1.一种基于准零刚度的减震平台优化设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于准零刚度的减震平台优化设计方法，其特征在于：在步骤一中，所述棱柱形隔振平台还包括顶板、底板以及轴承，所述顶板与底板平行间隔设置，所述旋转杆设置于顶板和底板之间，所述旋转杆设有四组，分别对称设置在底板的四角，所述旋转...
【专利技术属性】
技术研发人员：周绪红，张祖国，柯珂，梁正峰，边菁，孙淼军，王宇航，崔伦仪，
申请(专利权)人：浙江华东岩土勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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