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Prosig工程师:如何设计或优化系统以避免共振

2017-11-21 14:36| 发布者: weixin| 查看: 521| 评论: 0|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 当找到系统的固有频率之后,我们应该怎么做才能避免共振呢?
  当找到系统的固有频率之后,我们应该怎么做才能避免共振呢?理论上讲很简单,但是在实际操作过程中却并非易事。

  如果,一个无阻尼单自由度系统的固有频率为fn,那么有
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  其中,k为刚度,m为质量,2.png为无阻尼固有频率(用ωn表示)。
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  由上式可以发现,若想避免共振,通常的做法是改变k或m,亦或者是同时改变这两个量。一般,对于无阻尼单自由度系统,避免共振的基本思路是尽可能的增加系统的刚度,即提高k值,同时,尽可能的降低质量m。这样做会提高系统的固有频率,使系统的固有频率超出(或远离)工作频率或激振频率范围,以避免共振。
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  然而,对于一般性结构系统而言,都是要考虑阻尼的,因此,它的固有频率为有阻尼固有频率ωd。无阻尼固有频率与有阻尼固有频率的关系如下:
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  其中,ζ为阻尼比,通常认为阻尼对系统的固有频率影响不大。如果不信,我们可以假设ζ=10%,那么,ωd=0.9950ωn,在实际中,除减振器等含有主动阻尼机制的结构外,一般结构的阻尼比都远小于10%,所以,阻尼对系统的固有频率影响确实很小很小。

  那么,在实践中该如何实现呢?一般会遵循以下几条原则:
  1、提高系统刚度,而不提高质量,以提高系统固有频率;
  2、增加质量,而不改变刚度,以降低系统的固有频率;
  3、增加阻尼,降低响应,但扩大响应范围;
  4、减小阻尼,提高响应,但使响应范围变窄;
  5、改变激振函数,降低响应。

  相对于优化结构而言,采用上述一种或几种方法来设计结构要容易一些;因为,在优化结构过程中,当你改变刚度的同时,可能质量也在发生变化,两种改变同时作用的效果就有可能导致固有频率变化微小,最终无法避免共振。所以当我们设计新结构或优化已有结构时,最好事先进行建模、仿真,以减少一些不必要的麻烦。

  作者:
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  原文链接:
  http://blog.prosig.com/2014/04/1 ... to-avoid-resonance/

  来源:Prosig Noise & Vibration Blog
  作者:James Wren
  译者:小楠
  注:在原文基础上稍有改动,翻译有误之处还请批评指正。

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