近期，上海交通大学机械与动力工程学院硕士生亓文豪在振动领域权威期刊《Journal of Sound and Vibration》上发表文章《Magnetically modulated sliding structure for low frequency vibration isolation》，文中使用磁铁的非线性正刚度实现了对滑动梁负刚度的调制，使隔振器整体表现出准零刚度特性，为解决低频隔振问题提供了参考，为准零刚度隔振器的设计提供了新的思路。本文第一作者是2020级硕士生亓文豪，通讯作者是张文明教授。

壹

摘要

在工程实践中，振动会产生噪声、影响加工精度、降低连接可靠性、造成结构破坏等，而低频振动是振动控制的难点，常出现于航空航天、精密仪器等领域，因此针对低频、超低频振动控制进行研究具有重要意义。

本文提出并系统性地研究了磁调制滑动梁结构（MMSS），结合理论分析充分阐明了调制机制，采用谐波平衡法得到位移传递率来评估隔振性能，并设计了原理样机进行实验验证。结果表明，非线性调制方法能够实现更理想的准零刚度，该隔振器具有较低的共振频率，能够有效隔离4Hz以上的振动。

贰

图文分析

图1 磁调制滑动梁隔振器 （a）原理样机 （b）力-位移曲线

如图1所示，滑动梁在压缩行程的后半段具有负刚度特性，互斥磁铁在全段压缩行程内具有渐硬的正刚度，两者并联可以得到具有高静低动特性的刚度曲线，即互斥磁铁能够实现对滑动梁负刚度的调制，实现较理想的准零刚度特性。

刚度分析

图2 滑动梁理论模型

对滑动梁和互斥磁铁分别进行力学分析，得到其力-位移特性曲线。

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图3 刚度分析

实验验证

图4 实验平台

结合理论分析对原理样机调参，实验布置如上图所示。分别施加谐波激励、扫频激励和随机振动激励，分析隔振器的隔振性能。

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图5 隔振性能分析

本工作得到了国家自然科学基金（批准号 12032015）、上海市教委创新计划（批准号 2019-01-07-00-02-E00030）和上海市项目的支持 学术/技术研究负责人（授权号 19XD1421600）的资助。

[1] W. H. Qi, G. Yan, J. J. Lu, et al.Magnetically modulated sliding structure for low frequency vibration isolation, Journal of Sound and Vibration, 526 (2022) 116819.

[2] Yan G, Qi W H, Shi J W, et al.Bionic paw-inspired structure for vibration isolation with novel nonlinear compensation mechanism.Journal of Sound and Vibration, 2022, 116799.

供稿 | 亓文豪

排版 | 亓文豪

审核 | 张文明

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