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1. 前言：1 m7 d; i, a R8 P* u
隔振器被广泛应用于隔振工程中，以保护仪器、设备免受振动的影响，或衰减机器振动对外的传播。经典隔振模型如图1-1所示，模型假设隔振器由无质量的理想弹簧和阻尼组成，被隔振物体和基础均为理想刚性体。经典模型的理论传递率如图1-2所示，当激振频率 大于系统共振频率的倍，即 时，传递率T<1，隔振器起到隔振的作用，理论传递率随频率的增加每倍频程衰减12dB。当 时，传递率T>1，隔振器处在共振区域，隔振器会增大被隔振体的振幅。[1,2] \ - J9 k# J r% e# g0 ]/ v. e- \
而实际的隔振系统中，基础的非刚性、被保护对象的非刚性以及隔振器的质量分布都会降低高频的隔振性能，导致高频传递率比理想隔振器的传递率大，并出现周期性峰值。[3,4,5,6]( q0 e3 f* q8 I
考虑质量后的隔振模型如图1-3所示，此时隔振器具有连续分布质量、弹性和阻尼，其传递率曲线如图1-4所示。当隔振器长度与隔振器中传播的振动的1/2波长的整数倍具有可比性，即激振频率大于一定数值时，振动以弹性波的形式在其中传播，隔振器自身的质量会降低隔振器的隔振性能，这种现象被称为内部共振(Internal Resonances)或驻波效应(wave effects)，下文统称为“内部共振”。此时，隔振器不再符合无质量假设，而应视为分布质量系统。由图1-4可见，内部共振显著增大高频的传递率，并使得传递率出现周期性峰值。[3,4,5,6] \
7 t$ o" r* z+ E$ F( G( L3 r3 E1 nMark Harrison等人[7]从理论上推导出内部共振产生的原因，并推导出理论传递率公式，其理论计算与实验结果很好的吻合。Mark Harrison等人的研究发现驻波效应可以使得隔振器高频传递率降低20dB。
; S. ^4 `6 w/ d% n5 hY. Du等人[8]通过建立数学模型研究隔振器质量分布产生的内部共振的影响。文章对比忽略质量的理想隔振器与考虑质量后的隔振器的传递率，发现考虑隔振器质量后传递率增大20-30dB。同时他们也比较基础振动辐射的噪声，发现考虑隔振器质量后基础振动辐射的噪声最大可提高22dB。与橡胶隔振器相比较，螺旋金属弹簧隔振器的内部共振更为显著。数值模拟发现以下三个因素显著的影响内部共振的频率与振幅：(1)被隔振体与隔振器的质量比 ；(2)隔振器的杨氏模量；(3)阻尼。(1)增大质量比 可以减小内部共振的影响，降低隔振器的传递率。(2)隔振器的杨氏模量主要与内部共振的频率有关，降低隔振器的杨氏模量，内部共振出现的频率也随之降低，在给定频率范围内会出现更多的内部共振。传统的模型忽略隔振器的质量，认为系统共振频率越低高频隔振性能越好。实际隔振器内部共振频率的偏移可能使得这一结论不再成立。(3)增大阻尼，可以显著降低内部共振峰值的传递率。
) x3 e, [6 I8 _. ?6 R: N熊冶平等人[5]的研究发现，基础的非刚性使得隔振器内部共振出现的频率向低频方向偏移，基础的谐振与隔振器的驻波效应使隔振器的传递率的峰值密集而高耸。 |
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发表于 2005-7-2 03:42:00
