【摘 要】
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外界扰动使得工程设备发生偏离平衡位置的往复运动,这种运动形式称为振动。在一定条件下,外界扰动引起的振动如不加以有效抑制或隔离,则可能影响工程设备的正常运行,严重时则可能致其失效,因此有害振动的有效抑制或隔离已成为工程设备研发中亟待解决的重要课题。近年来,通过对动物肢体结构以及运动形式的模仿,产生了一系列仿生隔振研究,研究表明仿生设计方法是一种新颖有效的隔振途径。本文通过对袋鼠躯体运动的剖析,从仿生
【基金项目】
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国家自然科学基金青年项目——组合式仿生自适应阻尼缓冲结构研究（51305288）；
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外界扰动使得工程设备发生偏离平衡位置的往复运动,这种运动形式称为振动。在一定条件下,外界扰动引起的振动如不加以有效抑制或隔离,则可能影响工程设备的正常运行,严重时则可能致其失效,因此有害振动的有效抑制或隔离已成为工程设备研发中亟待解决的重要课题。近年来,通过对动物肢体结构以及运动形式的模仿,产生了一系列仿生隔振研究,研究表明仿生设计方法是一种新颖有效的隔振途径。本文通过对袋鼠躯体运动的剖析,从仿生设计的角度,建立了一种多连杆-能量阱耦合式仿生隔振平台（含被保护物体,非线性能量阱（NES）和X-型结构）。该隔振系统的动力学方程通过拉格朗日方程以相对坐标形式给出,在频域上通过谐波平衡法近似解析得到一组幅频响应代数方程,然后利用牛顿-拉夫森（Newton-Raphson）迭代求解出系统的位移传递率。另外,采用了龙格-库塔（Runge-Kutta）数值技术对系统的时域响应和能量变化进行了研究和分析。结果表明:（1）该隔振系统在整个频域内存在两个特征不同的共振峰;（2）时频响应的结果表明,结构动态响应存在复杂的非线性行为和共振现象;（3）准周期运动可能是周期性稳态响应或强共振的预测指标,准周期运动之前的位移演化可用于区分这两种演化现象。为了验证所求结果的正确性,在Adams中搭建了动力学仿真模型,对比发现仿真数据与理论分析结果具有很好的一致性。为了验证该仿生隔振系统的有效性,建立了两种对比模型,对比结果表明:相对于传统的以及同类型的隔振结构,本文所提出的仿生隔振系统在更广泛的频带上具有良好的传递率特性。综上所述,研究表明多连杆-能量阱耦合式仿生隔振平台的动态特性在特定频带中是可调节和可设计的,可为工程设备隔振性能的提高提供实用的方法。
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