学术前沿 | 金字塔形圆柱格架桁架结构的振动传递特性

COMSOL 多物理场仿真技术 · 公众号 · · 2024-04-26 21:45

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这项工作开发了一种基于折纸启发的创新圆柱形超材料。它具有圆周和轴向排列的三角单元阵列。振动传递特性通过数值方法（COMSOL的频域频率响应求解器）和动态测试（扫描测振系统）来确定。结果表明，该结构在0-6000Hz范围内有效衰减振动。调整关键几何参数可以拓宽或将振动衰减带向低频率。增加杆直径会削弱振动衰减能力，而增加圆周和轴向角度对振动衰减频率带具有积极影响。这项工作的意义在于提供了一种合适的方法来增强工程结构的设计和优化过程中的振动衰减能力。

本研究介绍了一种具有广谱减振能力的金字塔圆柱折纸型元材料。通过有限元仿真和实验对其减振性能进行了评估。主要目标是探索三个几何参数（杆直径、圆周角和轴向角）对振动传输特性的影响。研究结果如下：

（1）通过有限元分析模拟了结构的振动传输。结果表明，PCLT结构振动传输曲线上存在多个振动衰减带。在这些振动衰减带内，振动的传播被显著抑制。

（2）通过合理设计关键几何参数，可以大大提高振动衰减效果。值得注意的是，增加杆直径参数对结构振动衰减特性的不利影响明显。相反，通过增加圆周角和轴向角可以拓宽振动衰减频率带的范围。

（3）通过有限元仿真与固定频率激励验证了结构的减振能力。使用金属线编织技术制备了PCLT结构的物理样品。通过振动测试，数值模型结果得到了稳健的验证。

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