悬臂梁-滑块系统的频率追踪特性及其应用

【作者】 蓝春波； 敖咏琪； 秦卫阳；

【机构】 南京航空航天大学航空学院； 西北工业大学力学与土木建筑学院；

【摘要】 频率匹配一直是振动能量收集方向的主要热点与难点之一。近年来发现的追频结构,其本身就具有自动追踪外激励频率的功能,无需额外的控制力,因此是解决频率匹配问题的理想结构。目前常见的被动追频结构,主要出现在一些对称结构中,例如肥皂薄膜、滑块-弦等结构中;非对称结构中目前还没有关于被动追频现象的相关报道。为了探索非对称被动追频结构,本文以悬臂梁-滑块为研究对象,开展了振动特性分析与实验研究。实验结果表明,外激励频率的变化,会诱导滑块自动滑向特定位置;当滑块接近或者抵达特定位置之后,滑块会停止滑动,此时系统出现大幅振动响应。通过模态分析,我们发现滑块最终停止滑动的位置与激励频率是密切相关的,并且滑块停止滑动后,整个系统的第二阶共振频率与外激励是非常接近的。这表明,悬臂梁-滑块系统的自动追频特性是通过激励诱导滑块滑动达到模态重构,进一步实现结构第二阶共振频率(而不是对称结构的第一阶共振频率)与外激励频率的自动匹配的,从而接近或者达到共振状态。最后,将悬臂梁-滑块系统应用于变频振动能量收集中,实验结果显示,该系统能够实现变频振动能量的高效收集。更多还原