针对传统非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)的强调制响应(strongly modulated response,SMR)严格依赖1∶1主共振而导致其在地震工程中应用受限的问题,本文提出了一种带有杠杆放大装置的杠杆型非线性能量阱(lever-type nonlinear ...针对传统非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)的强调制响应(strongly modulated response,SMR)严格依赖1∶1主共振而导致其在地震工程中应用受限的问题,本文提出了一种带有杠杆放大装置的杠杆型非线性能量阱(lever-type nonlinear energy sink,LNES),以控制结构振动。为揭示LNES的内在动力学机理,本文建立了基底激励下LNES系统的动力学模型,并运用复变量平均法与多尺度法推导了能够同时展现放大比与失谐参数影响的慢变流形方程。在此基础上,通过对系统分岔特性与极限环稳定性的深入分析,并构造庞加莱映射,从理论上解析地揭示了系统产生SMR的充要条件。研究发现,增大放大比能够显著改变LNES系统在失谐参数空间中的分岔结构,有效抑制因频率失谐导致的SMR极限环失稳现象,从而突破了传统NES对1∶1主共振的严格依赖,极大地拓宽了SMR有效工作带宽。通过在简谐激励及真实地震波激励下的数值仿真,验证了LNES较于传统NES的减振性能优势。本研究系统地阐明了基础激励下放大机制改善NES鲁棒性的内在动力学机理,为LNES的参数优化与地震工程中的应用提供了坚实的理论依据。展开更多
文摘针对传统非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)的强调制响应(strongly modulated response,SMR)严格依赖1∶1主共振而导致其在地震工程中应用受限的问题,本文提出了一种带有杠杆放大装置的杠杆型非线性能量阱(lever-type nonlinear energy sink,LNES),以控制结构振动。为揭示LNES的内在动力学机理,本文建立了基底激励下LNES系统的动力学模型,并运用复变量平均法与多尺度法推导了能够同时展现放大比与失谐参数影响的慢变流形方程。在此基础上,通过对系统分岔特性与极限环稳定性的深入分析,并构造庞加莱映射,从理论上解析地揭示了系统产生SMR的充要条件。研究发现,增大放大比能够显著改变LNES系统在失谐参数空间中的分岔结构,有效抑制因频率失谐导致的SMR极限环失稳现象,从而突破了传统NES对1∶1主共振的严格依赖,极大地拓宽了SMR有效工作带宽。通过在简谐激励及真实地震波激励下的数值仿真,验证了LNES较于传统NES的减振性能优势。本研究系统地阐明了基础激励下放大机制改善NES鲁棒性的内在动力学机理,为LNES的参数优化与地震工程中的应用提供了坚实的理论依据。
