Page 103 - 《振动工程学报》2026年第3期

第 3 期 黄兴保，等：可调双稳态阵列式非线性吸振器的俘能与减振性能优化研究 703

线图。从图 17（a）中可以看到，当 EC⁃DVA 单元数
量只有 2 个时，长度比过低或过大时 EC⁃DVA 的吸
振 性 能 都 不 理 想 。 随 着 EC⁃DVA 单 元 数 量 的 增
加，大长度比的 EC⁃DVA 的吸振性能显著提高，而
小 长 度 比 EC⁃DVA 的 吸 振 性 能 显 著 减 弱 ，如 图 17
（b）和（c）所 示 。 图 17（d）为 实 施 优 化 策 略 后 的 剩
余动能比计算结果。可见，在较小给定质量比情况
下，通过主动调节吸振单元个数可显著实现宽幅冲
击和宽长度比范围的振动抑制性能，主系统的平均 图 18 优化后的能量收集效率与长度比的关系
剩余动能比低于 5%。 Fig. 18 Relationship between optimized energy harvesting
efficiency and length ratio

图 19 优化后的剩余动能比与长度比的关系
图 16 最小剩余动能比 η k 时的 EC⁃DVAs 数量与冲击速度 Fig. 19 Relationship between optimized residual kinetic
和长度比的等值线图 energy ratio and length ratio
Fig. 16 Contour plot of EC⁃DVAs quantity for minimum
residual kinetic energy ratio η k with impact velocity 优化后的能量收集效率和优化后的剩余动能比。可
and length ratio 以明显看出，当长度比大于 0.6 时，阵列式 EC⁃DVAs
在宽脉冲范围下的优化能量转化和冲击吸收性能趋
于高效且稳定。当长度比小于 0.6 时，在弱或强冲击
激励情况下，优化的能量转化和冲击吸收性能均减
弱。因此，为了便于调节 EC⁃DVAs 的单元数量以获
得最优能量转化和振动抑制性能，应将表征势垒高
度的长度比参数限制在合适的范围内。

4 结 论

本文提出了一种基于能量转化的非线性振动抑
制方法，并展示了一种具有代表性的可调双稳态能
量转化式吸振结构。对基于能量转化可调谐双稳态
阵列式动力吸振器（EC⁃DVAs）的吸振和能量转化
性能进行了深入研究，并开展了参数化分析，得到以
图 17 单个冲击下剩余动能比 η k 与冲击速度 v 0 和长度比 σ 下结论：
的等值线图
（1） EC⁃DVA 单元的高能阱间运动特性与其质
Fig. 17 Contour plots of residual kinetic energy ratio η k
量比密切相关。在 EC⁃DVA 单元数量为 4 且质量比
under single impact with impact velocity v 0 and
length ratio σ μ=0.025 的情况下，具有恒定长度比 0.8 的双稳态
EC⁃DVAs 在宽幅冲击激励下展现了显著的振动抑
为理解不同强度的脉冲激励下，基于 EC⁃DVA 制效果及较高的能量转化效率。
单元数量的优化策略的特点，图 18 和 19 分别计算了 （2） 在不同脉冲激励条件下，EC⁃DVA 单元数