作为一类具有非线性刚度的典型非线性被动控制装置,非线性能量阱(nonlinear energy sinks,NESs)以其质量轻、频率鲁棒性强等优势引起了工程领域的广泛关注。目前,针对耦合NES的结构系统动力学研究主要是确定性载荷情形,仅少数涉及随机...作为一类具有非线性刚度的典型非线性被动控制装置,非线性能量阱(nonlinear energy sinks,NESs)以其质量轻、频率鲁棒性强等优势引起了工程领域的广泛关注。目前,针对耦合NES的结构系统动力学研究主要是确定性载荷情形,仅少数涉及随机激励情形的研究。该文章研究了随机激励下耦合NES的单自由度(single-degree-of-freedom,SDOF)结构随机振动的参数优化问题。首先应用加权残值法,将原系统等效为具有精确平稳解的随机动力学系统,理论解和蒙特卡洛解模拟(Monte Carlo solution,MCS)在误差允许范围内吻合,显示所提的数值方法有效;然后利用原系统的平稳响应概率密度函数(probability density function,PDF)的近似解析表达式来构造目标函数,提出了一种以主结构位移与速度响应量均方(mean-square,MS)最小为目标的NES参数优化设计策略,讨论了非线性能量阱的阻尼系数、非线性刚度系数、质量比等参数对减振性能的影响。结果表明,增加NES的质量比与阻尼系数,可以实现较强的减振性能,非线性刚度值对NES的减振性能的影响规律与质量比取值相关。相关工作可为NES的设计与应用提供参考。展开更多
文摘作为一类具有非线性刚度的典型非线性被动控制装置,非线性能量阱(nonlinear energy sinks,NESs)以其质量轻、频率鲁棒性强等优势引起了工程领域的广泛关注。目前,针对耦合NES的结构系统动力学研究主要是确定性载荷情形,仅少数涉及随机激励情形的研究。该文章研究了随机激励下耦合NES的单自由度(single-degree-of-freedom,SDOF)结构随机振动的参数优化问题。首先应用加权残值法,将原系统等效为具有精确平稳解的随机动力学系统,理论解和蒙特卡洛解模拟(Monte Carlo solution,MCS)在误差允许范围内吻合,显示所提的数值方法有效;然后利用原系统的平稳响应概率密度函数(probability density function,PDF)的近似解析表达式来构造目标函数,提出了一种以主结构位移与速度响应量均方(mean-square,MS)最小为目标的NES参数优化设计策略,讨论了非线性能量阱的阻尼系数、非线性刚度系数、质量比等参数对减振性能的影响。结果表明,增加NES的质量比与阻尼系数,可以实现较强的减振性能,非线性刚度值对NES的减振性能的影响规律与质量比取值相关。相关工作可为NES的设计与应用提供参考。
