碰撞声黑洞效应在航天器结构减振中的应用

【作者】 李海勤； 丁千； 李韶华；

【机构】 天津大学机械工程学院； 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室；

【摘要】 声黑洞(acoustic black hole, ABH)效应是基于弯曲波在变厚度薄壁结构中的传播性质发展起来的一种被动减振技术。本研究针对传统声黑洞结构的减振效果只在高频段有效,而在低频段减振性能欠佳的问题,提出了碰撞声黑洞(vibro-impact acoustic black hole)的想法,旨在利用接触碰撞将能量从低频段传递到高频段的想法,进而提升声黑洞的总体性能。首先通过理论分析实验验证相结合,建立了碰撞声黑洞基本理论和设计方法。结果表明引入接触非线性后,振动能量可以从声黑洞性能欠佳的低频段传递到声黑洞效果显著的高频区域,大幅提升声黑洞的整体减振性能。随后结合航天工程中挠性结构的减振需求,基于该碰撞声黑洞的概念提出了一种新型的冲击减振装置,并应用到卫星帆板的低频减振中,实现了对卫星帆板冲击响应的有效控制。更多还原