低频磁刚度非线性隔振理论与方法

内容简介：低频与宽频隔振技术是提升国防装备科技水平的核心技术。作者长期致力于机械结构的低宽频振动抑制新原理、新方法与新机理研究，在低频磁刚度非线性隔振领域取得了创新成果，进行总结，据此著成本书。本书建立了非线性磁力及磁刚度的理论模型，提出了磁刚度非线性隔振系统的动力学设计方法，揭示了其低频隔振机理，引入了杠杆原理和电磁分支电路阻尼技术，介绍了磁刚度非线性隔振系统的隔振品质调控与性能提升方法。通过优化磁结构，提出了双稳态磁刚度隔振方法，从动力学分析、抗冲击能力及“谷”响应调控等方面系统深入地建立了其理论模型，揭示了磁刚度非线性隔振系统的低频隔振机理。本书理论性和实用性强，采用了理论建模、仿真和试验等手段，图、表丰富，可为从事机械结构振动控制的技术人员、博士与硕士研究生提供参考。

严博：浙江理工大学机械工程学院教授，入选浙江省“万人计划”青年拔尖人才。主要从事低宽频振动控制、非线性隔振、仿生隔振结构设计与阻尼设计等领域的研究。2014年12月至2016年3月在中国科学院空间应用工程与技术中心工作，2016年3月调入浙江理工大学。主持国家自然科学基金项目2项（面上和青年各1项），军科委项目1项，浙江省自然科学基金及其余纵横向项目十余项。以第一或通讯作者在机械动力学领域权威期刊IEEE/ASME Transactions on Mechatronics、 Mechanical Systems and Signal Processing、 Journal of Sound and Vibration及ASME/IEEE汇刊等发表SCI论文44篇，其中，ESI高被引论文3篇，SCI他引1000余次。授权国家发明专利10件。武传宇：浙江省科协副主席，浙江理工大学教授，博导。浙江省"新世纪151人才工程"第一层次人选、浙江省杰出青年基金获得者。主要从事机构学、机器人技术和智能农业装备的教学和研究工作。主持国家级省部级项目20余项。发表论文150余篇，其中SCI论文100余篇，合著专著2部。获国家技术发明二等奖1项、省部级科技奖二等奖及以上10项，授权国家发明专利60余件，转化20余件。张文明：上海交通大学特聘教授。国家杰青、优青、中组部青年拔尖人才、科技部中青年科技创新领军人才、上海市优秀青年学术带头人、上海市曙光学者、上海市青年科技启明星。长期从事动力学设计理论与控制技术研究，主持国家自然科学基金重点项目、国防科技创新特区项目等30多项，出版专著3部，在Nature Communication、Science Advances、Advanced Materials及ASME/IEEE汇刊等期刊上发表论文200多篇，授权国家发明专利50多项、软件著作权10多项。获教育部自然科学一等奖、中国振动工程学会青年科技奖、上海市青年五四奖章标兵等荣誉奖励。

目录前言第1章绪论1.1概述1.2准零刚度隔振技术1.2.1“三弹簧”式准零刚度隔振技术1.2.2磁悬浮式准零刚度隔振技术1.2.3多方向准零刚度隔振技术1.2.4双稳态振动抑制技术1.3电磁分支电路阻尼技术1.3.1被动式分支电路阻尼振动控制技术1.3.2主动式分支电路阻尼振动控制技术1.4本章小结第2章非线性磁力模型及磁刚度分析理论基础2.1引言2.2永磁体材料2.3环形永磁体的磁感应强度2.3.1理论模型2.3.2仿真分析2.3.3剩磁强度的标定2.4非线性磁力模型2.4.1轴线重合的一对环形永磁体间非线性磁力2.4.2轴线不平行的一对环形永磁体间非线性磁力2.4.3非线性磁力的测量2.5非线性磁刚度2.6其他常见的磁结构的非线性磁力模型2.6.1矩形磁体2.6.2圆柱形磁体2.6.3楔形磁体2.7本章小结第3章磁刚度非线性隔振系统设计及低频隔振理论3.1引言3.2隔振理论3.2.1线性隔振理论3.2.2低频非线性隔振理论3.3磁刚度非线性隔振器的设计3.4非线性磁力及磁刚度的理论建模与分析3.4.1非线性磁力3.4.2磁刚度3.4.3结构参数对非线性磁力及磁刚度的影响规律3.5磁刚度非线性隔振系统理论模型3.5.1电涡流阻尼3.5.2位移传递率3.6磁刚度非线性隔振系统的低频隔振性能3.6.1数值仿真3.6.2试验验证3.6.3大加速度激励下磁刚度非线性隔振器的隔振性能3.7周向磁体不对称磁刚度非线性隔振器隔振特性3.8本章小结第4章杠杆式磁刚度非线性隔振理论与调频方法4.1引言4.2杠杆式磁刚度非线性隔振原理4.3非线性恢复力及电涡流阻尼力4.3.1非线性恢复力4.3.2电涡流阻尼力的杠杆放大原理4.4理论建模4.4.1运动微分方程4.4.2幅频响应关系4.5隔振性能仿真分析4.5.1杠杆式磁刚度非线性隔振器隔振性能研究4.5.2基于电涡流阻尼的杠杆式磁刚度非线性隔振器隔振性能研究4.5.3杠杆结构对隔振性能的影响规律4.6试验研究4.6.1试验系统设计4.6.2杠杆式磁刚度非线性隔振器的隔振性能4.6.3电涡流阻尼对隔振性能的影响4.6.4仿真与试验结果对比4.7本章小结第5章磁刚度非线性隔振系统的阻尼设计5.1引言5.2负阻抗电磁分支电路阻尼5.2.1受控源简介5.2.2分支电路阻尼机理5.2.3负电阻分支电路5.2.4负电阻电路分析5.2.5负电阻电路板5.3磁刚度非线性隔振系统的线性阻尼设计5.3.1半主动线性电磁分支电路阻尼结构5.3.2电磁分支电路阻尼的理论模型5.3.3非线性永磁力5.3.4基于电磁分支电路阻尼的磁刚度非线性隔振理论模型5.3.5数值仿真5.3.6试验研究5.4磁刚度非线性隔振系统的非线性阻尼设计5.4.1非线性电磁分支电路阻尼机理5.4.2非线性电磁分支电路阻尼的理论模型5.4.3基于非线性电磁分支电路阻尼的磁刚度非线性隔振模型5.4.4等效质量及等效阻尼5.4.5非线性电磁分支电路阻尼的稳定性判别5.4.6数值仿真5.4.7试验研究5.5本章小结第6章磁刚度非线性隔振系统的动力学特性6.1引言6.2“双状态”磁刚度非线性隔振器模型6.2.1“双状态”磁刚度非线性隔振器设计6.2.2“双状态”特性分析6.2.3非线性恢复力分析6.3理论建模6.4单稳态磁刚度非线性隔振器的动力学特性6.4.1数值仿真6.4.2试验研究6.5双稳态磁刚度非线性隔振器的动力学特性6.5.1数值仿真6.5.2试验研究6.6本章小结第7章双稳态低频隔振理论与方法7.1引言7.2双稳态隔振结构等效模型7.2.1非线性恢复力计算7.2.2双稳态系统势能7.2.3运动方程7.2.4幅频响应关系7.2.5动力学分析7.3双稳态隔振系统的隔振性能评估7.3.1力传递率7.3.2位移传递率7.4随机振动讨论7.5常见的双稳态结构7.6本章小结第8章双稳态磁刚度隔振系统的抗冲击特性8.1引言8.2冲击隔振原理8.3双稳态磁刚度冲击隔振器的理论模型8.3.1双稳态磁刚度冲击隔振结构8.3.2非线性恢复力和势能8.3.3理论建模8.3.4冲击传递率8.4数值仿真8.4.1势垒对抗冲击特性的影响8.4.2阻尼比对抗冲击特性的影响8.4.3冲击传递率8.4.4动能与势能的关系8.4.5势能函数形状对抗冲击特性影响8.5双稳态磁刚度冲击隔振系统的抗冲击试验8.5.1势垒的影响8.5.2冲击持续时间8.5.3势能函数形状8.6本章小结第9章双稳态磁刚度隔振系统的阻尼调控方法9.1引言9.2基于电磁分支电路阻尼的双稳态磁刚度隔振系统模型9.2.1结构模型9.2.2非线性恢复力及势能9.2.3电磁耦合建模9.3理论建模9.3.1非线性电磁分支电路阻尼9.3.2耦合系统的运动方程9.3.3幅频响应关系9.3.4稳定性分析9.4数值仿真9.4.1负电阻对隔振性能的影响9.4.2电磁耦合系数Cm对隔振性能的影响9.4.3动力学行为9.5试验研究9.5.1试验设计9.5.2试验结果9.6本章小结第10章低频非线性隔振技术的发展前景10.1仿生隔振技术10.2折纸隔振技术10.3仿生结构与折纸结构的磁刚度调节10.4非线性隔振系统的主动控制参考文献