準(zhǔn)零剛度隔振技術(shù)

高超聲速飛行器在飛行過(guò)程承受嚴(yán)酷的振動(dòng)環(huán)境，高量級(jí)的振動(dòng)會(huì)使設(shè)備發(fā)生功能失效，甚至發(fā)生災(zāi)難性后果。NASA在上世紀(jì)70年代對(duì)歷次航天發(fā)射事件進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明振動(dòng)環(huán)境是導(dǎo)致飛行失利最重要的因素之一。為保證振動(dòng)環(huán)境下的裝備性能，利用隔振器將裝備與動(dòng)態(tài)激勵(lì)隔離是振動(dòng)環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)單、有效的方法之一。本文將介紹一類高性能新型隔振器——準(zhǔn)零剛度隔振器的發(fā)展現(xiàn)狀和設(shè)計(jì)方案。

線性隔振理論表明，只有當(dāng)激勵(lì)頻率大于√2倍固有頻率時(shí)，系統(tǒng)才有隔振效果。隔振系統(tǒng)中隔振器的壓縮量（平衡位置靜位移）受到安裝空間的約束和側(cè)向穩(wěn)定性需求的限制，因此若要提高承載能力需要隔振器具有較高剛度，然而高剛度又勢(shì)必導(dǎo)致較高的固有頻率。高承載能力和低固有頻率之間的矛盾成為被動(dòng)隔振技術(shù)發(fā)展的瓶頸，而低頻隔振尤其是重型設(shè)備的低頻隔振也一直是被動(dòng)隔振的難點(diǎn)問(wèn)題。

具有高靜低動(dòng)剛度特性的隔振器具有隨壓縮量變化的剛度，在零負(fù)載時(shí)，隔振器具有大靜剛度（承載剛度）以確保高承載能力和小靜位移，當(dāng)負(fù)載壓縮隔振器至靜平衡位置時(shí)，隔振器動(dòng)剛度大幅降低，因此該類隔振器兼顧高承載能力和低固有頻率，有效解決了被動(dòng)隔振的瓶頸問(wèn)題。準(zhǔn)零剛度隔振器即為一類非常有代表性的具有高靜低動(dòng)剛度特性的隔振器。顧名思義，準(zhǔn)零剛度隔振器即為動(dòng)剛度接近于零的隔振器，目前常見(jiàn)如下三種設(shè)計(jì)形式：

一是將負(fù)剛度機(jī)構(gòu)并聯(lián)到正剛度系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)零剛度；

二是利用特定形狀的結(jié)構(gòu)力-形變之間的非線性關(guān)系實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)零剛度