论文阅读_用于低频隔振的高负刚度新型阵列磁性弹簧的分析与设计_2
前言
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文章目录
- 前言
- 论文引用
- 名词翻译与解释（ 摘要部分abstract）
- 名词翻译与解释（ 引言部分Introduction）
- （1）
- 共振频率介绍
- 振幅衰减能力
- 近线性低刚度元件
- 准零刚度（QZS）隔振器
- 高静低动刚度（HSLDS）
论文引用
名词翻译与解释（ 摘要部分abstract）
可参见：论文阅读_用于低频隔振的高负刚度新型阵列磁性弹簧的分析与设计_1
名词翻译与解释（ 引言部分Introduction）
（1）
| 英文 | 中文 |
|---|---|
| ultra - precision equipment | 超精密设备 |
| lithography machines | 光刻机 |
| electron microscopes | 电子显微镜 |
| scanning electron microscopes | 扫描电子显微镜 |
| laser communication systems | 激光通信系统 |
| increasingly stringent | 日益严格 |
| a passive linear isolator | 被动式线性隔振器 |
| attenuate vibration | 衰减振动 |
| the isolation bandwidth | 隔振带宽 |
| the amplitude attenuation ability | 振幅衰减能力 |
| near - linear low - stiffness element | 近线性低刚度元件 |
| coil spring and rubber | 螺旋弹簧和橡胶 |
| static deformation | 静态变形 |
| counteract the positive stiffness | 抵消正刚度 |
| the equilibrium state of the payload | 有效载荷的平衡状态 |
| quasi - zero stiffness (QZS) isolator | 准零刚度（QZS）隔振器 |
| high - static - low - dynamic - stiffness (HSLDS) | 高静低动刚度（HSLDS） |
| the large pretightening force | 较大的预紧力 |
| the compressed springs | 压缩弹簧 |
| the buckled beams | 屈曲梁 |
| the inverted pendulum | 倒立摆 |
| tubes and columns | 管和柱 |
| pre - buckled to an S - shaped configuration | 预屈曲成S形构型 |
| plate - like interlocking cubic elements | 板状互锁立方元件 |
| non - spherical particles | 非球形颗粒 |
| elastic composite materials | 弹性复合材料 |
| a vertical spring | 一个垂直弹簧 |
| two oblique springs | 两个斜弹簧 |
| pre - pressed buckled beams | 预压屈曲梁 |
共振频率介绍
被动式线性隔振器是一种无源的机械装置，用于隔离振动和冲击，保护设备或结构免受外部振动的影响。
1. 工作原理
被动式线性隔振器主要基于质量-弹簧-阻尼系统的工作原理。其核心部件包括质量块、弹簧和阻尼器。当外界振动作用于系统时，质量块会因为惯性而产生与振动相反的运动，通过弹簧的变形吸收和储存能量，同时阻尼器通过将机械能转化为热能来耗散能量，从而达到减振的效果。这种系统在高频段具有较好的隔振效果，但在低频段的隔振性能较差[2]。
2. 优点
- 结构简单：被动式线性隔振器通常由简单的机械部件组成，如弹簧、橡胶垫等，结构相对简单，易于制造和维护。
- 成本较低：由于其结构简单，制造成本相对较低，适用于对成本敏感的应用场景。
- 可靠性高：被动式隔振器没有复杂的电子元件和控制系统，因此在恶劣环境下具有较高的可靠性。
- 维护方便：由于其结构简单，维护和更换部件相对容易，降低了维护成本。
- 环境适应性强：被动式隔振器可以在各种环境下工作，不受电源供应的限制，适用于野外或电源不稳定的地方。
3. 缺点
- 低频隔振性能差：被动式线性隔振器在低频段的隔振效果较差，难以有效隔离低频振动[2]。
- 共振问题：在某些特定频率下，系统可能会发生共振，导致隔振效果下降甚至失效[2]。
- 设计和调整难度大：为了达到理想的隔振效果，需要精确设计和调整系统的参数，如弹簧刚度、阻尼比等，这在实际应用中可能较为复杂[2]。
- 空间占用较大：为了获得较低的固有频率，通常需要较大的弹簧或质量块，这可能会导致隔振器占用较大的空间[2]。
4. 应用领域
- 制造业：用于精密加工设备的隔振，如数控机床、激光切割机等，以提高加工精度和表面质量[2]。
- 航空航天：用于飞机、卫星等的隔振，以保护敏感设备免受振动和冲击的影响[6]。
- 精密仪器：用于显微镜、光谱仪等精密仪器的隔振，以提高测量精度和稳定性[2]。
- 建筑：用于建筑物的隔振，如高层建筑、桥梁等，以减少地震、风振等对结构的影响[6]。
- 汽车：用于汽车发动机、悬挂系统等的隔振，以提高乘坐舒适性和降低噪声[2]。
5.常见类型
- 线圈弹簧隔振器：利用线圈弹簧的弹性特性来隔离振动，具有较高的承载能力和较长的使用寿命[2]。
- 橡胶隔振器：利用橡胶材料的弹性和阻尼特性来隔离振动，具有良好的高频隔振性能和较低的固有频率[2]。
- 空气弹簧隔振器：利用空气弹簧的弹性特性来隔离振动，具有较好的隔振性能和可调节性[2]。
振幅衰减能力
可参见：被动式线性隔振器的振幅衰减能力
近线性低刚度元件
近线性低刚度元件是一种特殊的机械元件，其设计目标是在保证高静态刚度的同时，实现低动态刚度，从而在低频段提供良好的隔振性能。这种元件在隔振系统中具有重要的应用价值，尤其是在需要衰减低频振动的场景中。以下是关于近线性低刚度元件的详细介绍：
1. 工作原理
近线性低刚度元件通常基于准零刚度（Quasi-Zero Stiffness, QZS）的概念设计。其核心思想是通过正刚度和负刚度的相互补偿，实现动态刚度的降低。具体来说，元件在静态载荷下表现出较高的刚度，以保证系统的稳定性；而在动态载荷下，通过负刚度机制的引入，使得整体动态刚度接近于零，从而有效隔离低频振动。
2. 结构特点
- 正负刚度补偿机制：元件通常由线性弹簧和非线性负刚度单元组成。线性弹簧提供正刚度，而非线性负刚度单元（如碟簧、蜗簧等）在大变形下产生负刚度，通过合理设计结构参数，实现正负刚度的补偿，达到准零刚度的效果。
- 高承载能力：由于采用了高能量密度的材料和结构设计，近线性低刚度元件具有较高的承载能力，适用于重型设备的隔振。
- 紧凑结构：通过优化设计，元件可以实现紧凑的结构形式，便于在有限的空间内安装和使用。
3. 应用领域
- 精密仪器设备：在精密仪器和设备中，近线性低刚度元件可以有效隔离低频振动，提高设备的测量精度和稳定性。
- 航空航天：在航空航天领域，元件可以用于飞机、卫星等设备的隔振，保护敏感设备免受振动和冲击的影响]。
- 建筑结构：在建筑结构中，元件可以用于建筑物的隔振，减少地震、风振等对结构的影响。
- 汽车工业：在汽车工业中，元件可以用于汽车发动机、悬挂系统等的隔振，提高乘坐舒适性和降低噪声。
4. 优势
- 低频隔振性能优异：通过准零刚度设计，元件在低频段具有良好的隔振性能，能够有效衰减低频振动。
- 高静态刚度：在静态载荷下，元件表现出较高的刚度，保证了系统的稳定性和承载能力。
- 结构紧凑：元件结构紧凑，便于在有限的空间内安装和使用。
- 设计灵活性高：通过调整结构参数，可以实现不同的刚度特性和隔振性能，满足不同应用场景的需求。
准零刚度（QZS）隔振器
1.B站大佬视频：
自制零刚度减振器-和仿真效果有点差异
2. 准零刚度（Quasi-zero Stiffness, QZS）隔振器简介
可参见： 准零刚度（Quasi-zero Stiffness, QZS）隔振器
高静低动刚度（HSLDS）
可参见：高静低动刚度