具有磁力耦合性能的机电阻尼设备的动态性能

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1、具有磁力耦合特性的机电阻尼设备的动态性能摘要：在这篇论文中，我们分析机电阻尼设备的动态性能，这种设备包括一个通过电磁耦合于一个磁性装置的电系统，同时这种设备还可以将机械系统中的机械能传递到电力系统中。我们研究限制装置运行的不稳定问题。分析耦合参数的有效范围，通过这种分析能够减少机械系统的振幅。发现了耦合参数在分叉结构的影响，这种影响表现在选择合适的耦合参数，淬火时就会发生混乱的机械振动。（这句感觉不正确啊）1.引言最近，有很多关于减震器线性和非线性的研究。减震器是安装在机动装置上的设备为了减小在某一组指定

2、点的振动或者在他们安装的质量-弹簧系统所在装置上校准谐振腔。在很多情况下，如果减震器被调整为它的固有频率和外力的频率一致，那么主要装置的振幅会变为零。这些减震器最初是Frahm在1909年提出的一个有吸引力的方案，这个方案用来保护土木结构免受地震的不利影响。这些系统可以很明显的降低一个结构的动态响应。多自由度系统的减震器已经应用。在文献【7】中，一种方法是禁止在无阻尼震动的多自由系统中。梁的减震器的设计在文献【6,8】中讨论。从控制的角度来看，减震器可以看做是一个被动的控制者，这意味着控制器可以用质量、弹

3、簧和阻尼器组成。在这种情况下，减震器就像一个有内部模型扰动的控制者，因此可以消除波动的影响。在文献【9】中，作者引进了一种新的梁式减震器用来控制梁的弯曲振动（主梁）。这种减震器由在在相同边界条件下的梁（减震梁）作为主梁，还有在主梁和减震梁之间均匀分布的弹簧和阻尼器。在文献【10】中也有同样的研究盘式减震器，用来控制一些主要模式的在谐波励磁下的盘（主盘）。盘式减震器的最佳设计公式是在两个自由度系统的最佳调整法，这种方法由DenHartong法获得。最近在线性和非线性减震器方面的研究表明降低结构振动的振幅，这

4、个结构包括一个进行正弦激励的外部质量和弹性刚度的非线性系统，这个机构将包括一个在主体结构上有弹簧的减震器。另一个减少主体结构振幅的方法是用机电阻尼设备（跟减震器相似），这种设备包括通过电磁或压力耦合连接到主体结构的电气系统。这篇论文的目的是讨论机电阻尼设备的动态性能，这种设备通过将机械系统的振动能转化到通过磁力耦合到机械装置的电气系统。线性电气系统用来抑制限制机械装置运动的不稳定问题。两个重要的问题需要考虑。首先，用来减小机械简谐振动振幅的适当的耦合参数可以通过分析和数值研究来估计。另外，我们通过用数字模

5、拟运动方程来研究耦合系数对分支机构的影响。这篇论文按照以下方式排版。下一部分，描述机械结构和物理机电阻尼模型，给出导致运动的方程。第三部分，数值分析可以使良好的机械谐波振动的振幅减少的适当的耦合参数。同样寻找降低机械振动有效的参数的边界区域。第四部分，通过用数字模拟运动方程分析机械分支机构，同时可以得到分支机构模型的耦合参数的影响。最后部分包括结论。1.机电耦合设备1.1机械结构机械机构（a）机电阻尼设备（b）图1.机电阻尼设备模型图1（a）表示机械结构减少机械振动振幅。这个机构的质量为m，阻尼系数为λ，

6、弹性刚度为k，外力为F（t）。假设弹簧的刚度和伸长度是非线性的，并且遵循公式k=ko+a3z2,其中，a3是一个常数，k0是在弹簧振动小的情况下的值。通常，这是固有的非线性的运作中出现的机械振荡器的组件，可以解释为在机械问题中硬化或软化弹簧的效应。在机械结构中应用牛顿第二定律，我们发现系统的运动可以用下面的达芬机械方程来描述。Mz+λz+k0+a3z3=F(t)(公式你再改一下)（1）其中，λ是阻尼系数。外部激励代表机械组成部分一个最基本的激励。假设外部激励是正弦的一部分，方程（1）的动态响应会导致不同的

7、有趣的现象，例如滞后、次谐波和超谐波震荡、多稳定和混乱。在下图（a）中是一个用来减少机械结构振动的机电阻尼设备。这个模型通过将能量转移到电气系统中抑制机械振动。这个模型的优点是可以将任何限制设备运行的不稳定的机械振动去除。1.1机电阻尼模型的描述图1（b）是机电阻尼设备的模型，这种模型由包括一个通过磁力耦合到机械机构上的电气部分。这个模型可以通过电磁耦合将电气部分连接到机械机构上。所以，两部分之间的耦合是通过永久磁铁电磁力来保证的。这模型将会在机械部分产生一个拉布拉斯力和在电气部分产生一个伦兹电压。电气系

8、统包括电阻R、感应器L和电源C，全部串联连接。机械设备是上图中的机械机构。电气系统的目的是降低或消除机械振动的振幅，这个振动被外部正弦力驱动F(τ/)=νocosΩτ/(v0和Ω分别代表振幅和频率，τ/代表时间)。这样讲减少位移和减少进入主机械结构的能量。输入公式（2）其中，l表示磁场中电线的长度，Bmq是电源的瞬时电荷，z是移动梁的位移，其上点的数量表示它的积分次。下面是无量纲变量公式其中，Q0是电源的参考电荷公式然后，将以