Page 30 - 《振动工程学报》2025年第11期

2488 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

k+6 dB c+6 dB b+6 dB
基准值
k−6 dB c−6 dB b−6 dB
×10 4 2500 ×10 7 ×10 4
5 4 2000 5 0 1 0
等效刚度系数 / (N·m −1 ) 3 2 1500 等效阻尼系数 / (N·s·m −1 ) 等效刚度系数 / (N·m −1 ) −10 −1 等效惯质系数 / kg

−5
−2
−3
−4
1000
1 500 −15 −5
−6
−20
10 −1 10 0 10 1 10 2 10 −1 10 0 10 1 10 2
频率 / Hz 频率 / Hz
(a) U1 (b) U2

1200 3000 5 4 ×10 4 2500
2500
2000
1000
等效惯质系数 / kg 800 2000 等效阻尼系数 / (N·s·m −1 ) 等效刚度系数 / (N·m −1 ) 3 2 1500 等效阻尼系数 / (N·s·m −1 )
1500
1000
600
400
500
0
200 1000 1 0 500
10 −1 10 0 10 1 10 2 10 −1 10 0 10 1 10 2
频率 / Hz 频率 / Hz
(c) U3 (d) U4
×10 6 ×10 4
5 4 1 0 1000 2500
等效刚度系数 / (N·m −1 ) 3 2 1 −1 等效惯质系数 / kg 等效惯质系数 / kg 600 1500 等效阻尼系数 / (N·s·m −1 )
2000
800

1000
400
−2

0
−1 0 −3 200 0 500
10 −1 10 01.5 10 1 10 2 10 −1 10 0 10 1 10 2
频率 / Hz 频率 / Hz
(e) U5 (f) U6

图 2 U1~U6 的阻抗特性
Fig. 2 Impedance characteristics of U1~U6
综上分析，机械网络中若不存在阻尼元件，则不 同的结构形式，其速度型阻抗传递函数分别为：
2
能表现出等效阻尼特性。若刚度（或惯容）与阻尼以 k bs +cs+k
S1：T 1 (s) = +c+bs = （8）
串 联 方 式 连 接， 等 效 阻 抗 特 性 随 频 率 变 化 更 为 明 s s
1
显。机械网络展现出复杂的阻抗特性，并能依据元 k bcs +bks+ck
2
S2：T 2 (s) = + 1 1 = （9）
2
件参数与振动频率的变化实现动态调节，具备实现 s + bs +cs
bs c
有效隔离宽频段振动的潜力。 为研究结构中的元件参数变化对于等效阻抗特

性的影响，对基准值加大 100%（+6 dB）或减小 50%
1.2 三元件拓扑结构等效阻抗特性
（−6 dB），其余参数恒定，基准值为：k=22000 N/m，c=
在二元件机械网络结构等效阻抗特性分析的基 1200 N·m/s，b=500 kg。
础上，本节将研究三元件组成的两种基础机械网络， 图 5 为结构 S1 的等效阻抗特性，图 5(a) 和 (c) 表
选出合适的结构应用于车辆惯容悬架中。 明 S1 在高频段呈现明显的负等效刚度特性，在低频
图 4 为集成支撑弹簧元件的机械网络结构，图 段有显著的负等效惯性特性。图 5(b) 中等效阻尼系
中 k 1 为刚度系数。惯容悬架结构可采用以下两种不 数与元件参数一致，数值也较为稳定。结构 S1 非常