為了降低變壓器低頻振動(dòng)噪聲對(duì)小區(qū)居民生活的不利影響,基于準(zhǔn)零剛度技術(shù)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了可用于變壓器減振降噪的準(zhǔn)零剛度隔振平臺(tái)。該平臺(tái)由上下平臺(tái)、防搖套筒和六個(gè)相同的準(zhǔn)零剛度支腿構(gòu)成。其中,準(zhǔn)零剛度支腿由磁性負(fù)剛度彈簧與折疊梁并聯(lián)組成。根據(jù)分析電流假說(shuō)分析了磁性負(fù)剛度彈簧的磁力和負(fù)剛度性能,并利用有限元循環(huán)加載研究了折疊梁的力學(xué)特性。考慮防搖套筒引入的摩擦,采用諧波平衡法分析了平臺(tái)在力激勵(lì)下的寬頻隔振性能。結(jié)果表明:磁性負(fù)剛度彈簧可降低平臺(tái)共振頻率,拓寬隔振頻帶,高效抑制了變壓器的振動(dòng)和噪聲傳遞;摩擦阻尼約束力傳遞率在所有頻帶內(nèi)均小于1,避免產(chǎn)生共振。 

【文章來(lái)源】：應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2020,37(06)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

準(zhǔn)零剛度變壓器隔振平臺(tái)示意圖(b)折疊梁(c)磁性負(fù)剛度彈簧(foldedbeam)(magneticnegativestiffnessspring)

2466應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)第37卷數(shù)由表2給出。因此，將采用式(7)開(kāi)展平臺(tái)的隔離變壓器低頻振動(dòng)響應(yīng)分析。表1磁環(huán)參數(shù)Tab.1ParametersofmagneticringsBr1/TBr2/Trin1/mmrin2/mmrout1/mmrout2/mmh1/mmh2/mm1.431.431.51.56613131.431.438.08.015151010表2近似剛度系數(shù)Tab.2Approximatestiffnesscoefficientsk11/Nm-1k3/Nm-3k5/Nm-5-1.5246×1047.0034×108-8.7216×1012(a)有限元模型(finiteelementmodel)(b)磁力解析結(jié)果與有限元結(jié)果對(duì)比(c)負(fù)剛度近似(comparisonofFEandanalyticresult(negativestiffnessformagneticforce)approximation)圖2磁力與負(fù)剛度分析Fig.2Theanalysisonmagneticforceandnegativestiffness4折疊梁彈簧力學(xué)性能有限元分析考慮到安裝在居民區(qū)中的變壓器常具有較大質(zhì)量，因此在準(zhǔn)零剛度變壓器隔振平臺(tái)中起支撐作用的折疊梁是實(shí)現(xiàn)隔振性能和高承載力的關(guān)鍵。折疊梁具有結(jié)構(gòu)形式緊湊和易加工制備的特點(diǎn)。由于折疊梁理論建模不便，采用有限元建模是開(kāi)展折疊梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化和力學(xué)性能分析的有效途徑。為使平臺(tái)具有緊湊的結(jié)構(gòu)形式和高承載力，設(shè)計(jì)一種新型折疊梁，用以支撐質(zhì)量較大的變壓器部件，且在變壓器重力作用下僅產(chǎn)生小變形。圖3(a)所示的折疊梁ANSYS實(shí)體模型，上、下兩端采用圓形截面桿，中間采用折疊梁結(jié)構(gòu)。當(dāng)在上下圓形截面桿的兩端施加沿軸向的靜載時(shí)，中間的折疊梁產(chǎn)生彎曲變形，為平臺(tái)提供支撐剛度。采用solid185單元對(duì)折疊梁進(jìn)行網(wǎng)格劃分，如圖3(b)所示，通過(guò)在折疊梁的兩端進(jìn)行循環(huán)加載，可得折疊梁力-位移的變形幾何關(guān)系，如圖3(c)所示。從折疊梁的力-位移關(guān)系可?

第6期劉玉成，等：變壓器準(zhǔn)零剛度隔振平臺(tái)非共振響應(yīng)2467力為f=Fsin(t+)，其中F為激勵(lì)力的幅值，為激勵(lì)頻率，為相角，其變形幾何關(guān)系如圖4所示。折疊梁的幾何變形為22llLysin(8)式中：為折疊梁與下平臺(tái)之間的夾角；y為上平臺(tái)相對(duì)于被固定的下平臺(tái)的位移。圖4支撐變壓器的準(zhǔn)零剛度隔振平臺(tái)的變形Fig.4Deformationofaquasi-zerostiffnessvibrationisolationplatformsupportingatransformer由于圖1(a)中所示的平臺(tái)引入了防搖套筒，所設(shè)計(jì)的平臺(tái)包含兩種阻尼機(jī)制：一種是準(zhǔn)零剛度支腿具有的黏性阻尼c1；另一種是由防搖套筒引入的摩擦阻尼cf。因此，變壓器m豎直振動(dòng)方向總的阻尼力為2d16sinsgnffycycy(9)考慮由式(7)積分得到的磁力和折疊梁剛度kf，平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)方程可表示為2113355356sinsgn6sinsinsinsinsinfmycycykykykyFt(10)式中k1=kf+k11為折疊梁與磁性負(fù)剛度彈簧并聯(lián)后的線性剛度系數(shù)。經(jīng)量綱歸一化，式(10)可重寫為2133551212sin2sgn6sinsinsinsinsinfyyyyyyF(11)式中01002211102241321252112,,,,2,2,,,ffkmtyylckmcmlklkklkFFkl式(11)的解可表示為yYsin(12)應(yīng)用諧波平衡法對(duì)式(11)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析，相應(yīng)的幅頻關(guān)系可表示為22234561222219156sinsinsin24812sin(13)πfYYYYYF采用力傳遞率Tf來(lái)評(píng)價(jià)準(zhǔn)零剛度隔振平臺(tái)對(duì)變壓器m的隔振性能，可表示為

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