Page 95 - 《振动工程学报》2026年第3期
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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                                        695

              构振动的抑制。随着高分辨率远程摄影需求越来越                                 由于多稳态存在多个势阱，通过阱间运动或混
              广泛，对相机的抗干扰性能和成像稳定性要求越来                            沌运动（阱间和阱内非周期性振荡的混合）可以显著
              越高，而搭载光学成像设备的悬臂梁式支架的振动                            提高能量转化效率。CHIACCHIARI 等              ［21⁃22］ 研究了
              性能则直接影响着照片和视频清晰度。结构的抗冲                            与主系统耦合的双稳态单元的能量转化性能，将宽
              击与抗振动鲁棒性已成为影响精密仪器及设备使用                            频和低振幅振动能量（如单脉冲和重复脉冲）转换为
              性能的关键技术指标之一。因此，对振动较为敏感                            可用能量，并探索了瞬变区，即周期阱间、非周期（混
              的结构部件如远程摄影设备的支架开展振动抑制研                            沌）阱间和阱内振荡。HUANG 等              ［23］ 研究并评价了
              究，对提高远程视频、监控和直播的画面清晰度具有                           脉冲激励和谐波振动下三稳态 DVA 与双稳态 DVA
              重要工程意义。关于线性 DVA 的优化研究甚多，                          的能量转化和振动抑制性能。NGUYEN 等                   ［24］ 研究
              KIM 等 ［14］ 为最优线性阵列式 DVAs 提出了一个总                   了基于单稳态和双稳态磁弹簧的振动能量转化方
              体设计指南，其中包括频率比、阻尼比和质量分布的                           法。一般情况下，环境扰动是多变的、随机的、不可
              约束等实际应用问题。通过自适应调谐，自适应调                            预测的，因此，如何达成最优的减振效果并实现最高
              谐吸振器（ATVA）可以跟踪外部激励的主导频率，                          的能量转化效率，本质上属于一个优化问题。一些
              降低系统在变频率外部激励下的振动响应幅值。为                            研 究 者 在 振 动 抑 制 优 化 方 面 做 了 大 量 的 工 作 。
              了实现最优减振性能，必须对 ATVA 的全频跟踪方                         HUA 等  ［25］ 提出了一种基于梁的 DVA，并利用不动
              案进行优化。GAO 等         ［15］ 建立了无阻尼主系统和吸              点理论对其振动抑制性能进行优化。SHEN 等                    ［26］ 提
              振器的动力学模型，以全频跟踪方案为参考，采用分                           出了一种具有接地刚度单元和放大机构的 DVA，并
              段优化方法对 ATVA 振动抑制性能进行了优化。基                         基于定点理论得到了 DVA 的最优频率比、最优接
              于单自由度系统定点理论与多自由度多模态控制理                            地刚度比和最优阻尼比。HE 等              ［27］ 利用数据驱动优
              论，周力等    ［16］ 推导了多目标模态的多重动力吸振器                    化方法研究了周期性加筋板的减振特性，该方法可
             （MDVA）的参数优化方法，通过合理优化 MDVA 的                        用于解决质量最小化和均方速度的多目标结构优化
              参数降低车辆载荷作用下箱板结构的振动响应。陈                            问题。然而，目前所报道的优化方法多数是围绕线
              东阳等   ［17］ 基于 Van der Pol 尾流振子模型、结构动力             性振动抑制开发，而对多稳态吸振器的优化策略研
              学理论和优化算法，建立了非线性能量阱（NES）振                          究较少。由于多稳态吸振器在能量分解和吸收方面
              动 抑 制 优 化 模 型 ，通 过 优 化 算 法 改 变 NES 结 构 参          具有较好的效果，故有必要对阵列式多稳态减振系
              数，设计了对流致振动有显著抑制效果的 NES。以                          统的振动能量分解和转化效率进行优化研究。
              上研究主要是对线性 DVA 阵列和传统 NES 的结构                            本文提出了一种基于能量转化的阵列式动力吸
              和分布参数的优化分析，没有从能量传递与转化的                            振器（energy conversion dynamic vibration absorbers，
              角度对非线性阵列式 DVA 进行优化研究。面向宽                          EC⁃DVAs）的非线性振动抑制策略并设计了全局优
              幅振动抑制，PICAVEA 等         ［18］ 建立了基于多自由度            化方法。主要针对小质量和宽幅冲击难题，对阵列
              模型的可调挠曲件的动力学模型，研究了该模型抑                            式 EC⁃DVAs 展开参数化研究，并以能量传递和转
              制 90% 以上的大幅值振动的能力。SONG 等                  ［19］ 提  化效率最大化为目标对 EC⁃DVA 单元质量比进行
              出了并联 NES 构型以提高不增加质量情况下的鲁                          了优化。所提出的阵列式 EC⁃DVAs 的单元为非线
              棒性，采用复杂化平均方法推导系统的慢流方程，并                           性振子，每个单元结构可相同亦可不同，其非线性刚
              从 频 域 分 析 了 PNES 的 宽 幅 振 动 抑 制 性 能 。 MA           度为双稳态刚度或立方刚度。本文主要研究重复双
              等 ［20］ 选取局部共振板附加方法，并将其应用于结构                       稳态振子的 EC⁃DVA 阵列，通过对其相关参数的分
              阻尼器方面，通过可调配置及参数实现结构宽幅振                            析和优化，得出多稳态阵列式 EC⁃DVAs 振动抑制
              动抑制。然而，对于非线性振子质量比的优化研究                            性能的一般性规律和优化策略，为进一步研究和优
              甚少，而小质量比非线性阵列式 DVA 有望在宽频                          化不同单元类型的阵列式 EC⁃DVAs 能量传递和转
              弱激励下实现较好的振动抑制效果。前面的研究发                            化性能提供坚实的理论参考。通过调整线性负刚度
              现，多稳态机制在宽幅弱冲击激励和宽频振动下具                            项和立方非线性刚度项的势函数构型，可以方便地
              有较高的能量传递和转化效率，阵列式多稳态 DVA                          设计和调制双稳态构型的势能势垒和势阱距离。另
              可 以 在 极 小 质 量 比 条 件 下 实 现 与 大 质 量 比 单 个           外，还分别提出了基于 EC⁃DVA 能量转化效率最大
              DVA 相同甚至更优的性能，且可在多个频带具有更                          化和剩余动能比最小化的优化策略。在单脉冲激励
              好的振动抑制效果。因此，研究阵列式多稳态能量                            条件下，研究了 EC⁃DVA 单元数量和长度比对能量
              转化形式的 DVA 对弱阻尼式主系统的振动抑制性                          分解和转化性能的影响。在此基础上，提出了基于
              能有重要意义。                                           调整长度比的优化计算方法，得到了不同单元数量
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