平直机翼和卫星太阳能帆板等结构通常简化为矩形悬臂板,在实际应用中,这些结构通常会面临复杂的弯曲和扭转耦合振动问题,尤其在共振情况下,可能导致结构损伤甚至失效.目前,针对这类结构的共振抑制研究大多集中于弯曲振动的控制,对于弯...平直机翼和卫星太阳能帆板等结构通常简化为矩形悬臂板,在实际应用中,这些结构通常会面临复杂的弯曲和扭转耦合振动问题,尤其在共振情况下,可能导致结构损伤甚至失效.目前,针对这类结构的共振抑制研究大多集中于弯曲振动的控制,对于弯扭耦合振动的研究相对较少.文章探索了分布式非线性能量汇(nonlinear energy sink,NES)对这类结构弯扭两种共振模式及多个共振模态耦合的抑振效果.首先,基于广义哈密顿原理和牛顿法,建立了含分布式NES胞元的矩形悬臂板弯扭耦合振动的动力学模型.然后,采用伽辽金截断法得到弯扭耦合振动离散方程,并使用谐波平衡法计算稳态响应,利用龙格库塔法进行验证.最后,通过对比不同NES胞元参数的控制效果,讨论了参数对悬臂板结构减振效果的影响规律.研究结果表明,相同NES质量下提高吸振器非线性刚度和恰当阻尼条件下,可以显著提高弯扭耦合振动控制效果.这些结果为矩形悬臂板类结构的弯扭耦合振动抑制提供了新的思路和理论依据,也为该类结构的被动控制策略的优化设计提供了有价值的参考.展开更多
文摘平直机翼和卫星太阳能帆板等结构通常简化为矩形悬臂板,在实际应用中,这些结构通常会面临复杂的弯曲和扭转耦合振动问题,尤其在共振情况下,可能导致结构损伤甚至失效.目前,针对这类结构的共振抑制研究大多集中于弯曲振动的控制,对于弯扭耦合振动的研究相对较少.文章探索了分布式非线性能量汇(nonlinear energy sink,NES)对这类结构弯扭两种共振模式及多个共振模态耦合的抑振效果.首先,基于广义哈密顿原理和牛顿法,建立了含分布式NES胞元的矩形悬臂板弯扭耦合振动的动力学模型.然后,采用伽辽金截断法得到弯扭耦合振动离散方程,并使用谐波平衡法计算稳态响应,利用龙格库塔法进行验证.最后,通过对比不同NES胞元参数的控制效果,讨论了参数对悬臂板结构减振效果的影响规律.研究结果表明,相同NES质量下提高吸振器非线性刚度和恰当阻尼条件下,可以显著提高弯扭耦合振动控制效果.这些结果为矩形悬臂板类结构的弯扭耦合振动抑制提供了新的思路和理论依据,也为该类结构的被动控制策略的优化设计提供了有价值的参考.
