專利名稱：諧振塊減振器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明的技術(shù)領域這項發(fā)明涉及一種裝置，該裝置可以在結(jié)構(gòu)經(jīng)受瞬時力導致振動時用于抑制該結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應。
本發(fā)明的技術(shù)背景結(jié)構(gòu)上的瞬時力能夠在結(jié)構(gòu)中引發(fā)包括振動在內(nèi)的動態(tài)響應，這種振動可能削弱該結(jié)構(gòu)，使該結(jié)構(gòu)的擁有者遇到與這種振動相關的麻煩或危險，并對該結(jié)構(gòu)內(nèi)的設備性能產(chǎn)生不利影響。因此，人們已經(jīng)開始尋找在結(jié)構(gòu)中抑制這些動態(tài)響應的辦法。
例如，日本專利申請第62-328916和61-12569號介紹了一些借助彈簧和緩沖器將輔塊或重物懸掛在主塊上的減震系統(tǒng)。日本專利中請第62-328916號介紹一種借助兩個彈簧和兩個緩沖器與地板相連的重物，以便抑制地板的振動。日本專利申請第61-12569號介紹了一種調(diào)諧的減震系統(tǒng)，其中重物的質(zhì)量和彈簧單元的彈簧常數(shù)都是經(jīng)過選擇的，以致將該系統(tǒng)的頻率調(diào)整到待減震的地板或艙內(nèi)襯板的固有頻率。這種諧振提高了該系統(tǒng)的減震能力。
Kim和Yeo在“Application of Viscoelastic Material for aDynamic Damper(粘彈材料在動態(tài)減振器中的應用)”中報告說某些減震系統(tǒng)使用彈簧，或彈簧和摩擦(或液壓)緩沖器一起，將減振塊懸掛在主塊上(見Journal of Vibration，Acoustics，Stress，and Reliability in Design，Vol.108，(July 1986)，pp378-381)。他們的報告介紹了一種處于預應變下的粘彈材料，這種粘彈材料與減振塊一起使用作為替代系統(tǒng)，代替彈簧和緩沖器完成減震。
Halverson和Hansen在“Use of Rubber Materials in TunedDampers for Vibration and Noise Control(橡膠材料在適合振動與噪音控制的諧振減振器中的應用)”中介紹一種諧振減震系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用橡膠材料作為輔塊單元和基礎結(jié)構(gòu)之間的彈簧單元和阻尼單元(見Rubbercon’88)。
粘彈材料還可以在結(jié)構(gòu)型減震應用中使用。例如，授權(quán)給Caldwell等人的美國專利第3,605,953號、Mahmoodi的“StructuralDampers(結(jié)構(gòu)型減振器)”(見Journal of the Structural Division，Proceeding of the American Society of Civil Engineers，1661(August 1969))和Keel和Mahmoodi的“Design of Visco-elastic Dampers for Columbia Center Building(用于哥倫比亞中心建筑的粘彈減振器的設計)”(見Building Motion in Wind，Proceedings of a session sponsored by the Aerodynamics Committeeof the Aerospace Division and the Wind Effects Committee of theStructural Division of the American Society of Civil Engineers inconjunction with the ASCE convention in Seattle，Washington，April 8，1986)介紹了一些減振器，這些減振器是板間有粘彈材料的多層金屬板。該減振器中的粘彈材料將結(jié)構(gòu)的一部分振動能轉(zhuǎn)變成熱，隨后讓這些熱量散發(fā)到周圍的環(huán)境中。
本發(fā)明的概述本發(fā)明提供一種減震系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括借助彈簧和粘彈材料懸掛在結(jié)構(gòu)上的輔塊。在這種減震系統(tǒng)中的輔塊、彈簧元件和粘彈材料元件之間的相互作用致使該系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)受力發(fā)生動態(tài)響應時抑制與這種動態(tài)響應相關的振動。
附圖的簡要說明下面將參照附圖介紹本發(fā)明，在附圖中用相同的參考數(shù)字識別對應的即相同的零件，其中

圖1是本發(fā)明的裝置側(cè)視圖，該裝置安裝在簡支梁上，處于第一種振動模式；圖2是本發(fā)明的裝置側(cè)視圖，該裝置安裝在簡支梁上，處于第二種振動模式；圖3是本發(fā)明的裝置側(cè)視圖，該裝置安裝在懸臂梁上，處于第一種振動模式；圖4是本發(fā)明的裝置側(cè)視圖，該裝置安裝在懸臂梁上，處于第二種振動模式；圖5是是本發(fā)明的裝置側(cè)視圖，該裝置安裝在固支梁上，處于第一種振動模式；圖6是本發(fā)明的第一種裝置的剖視圖；圖7是本發(fā)明的第二種裝置的剖視圖；圖8是本發(fā)明的第三種裝置的剖視圖；圖9是本發(fā)明的第四種裝置的剖視圖10是本發(fā)明的第五種裝置的剖視圖；圖11是本發(fā)明的第六種裝置的局部剖視圖；圖12是本發(fā)明的第七種裝置的剖視圖；圖13是本發(fā)明的第八種裝置的俯視剖視圖；圖14是本發(fā)明的第九種裝置的剖開的透視圖；圖15是本發(fā)明的第十種裝置的透視圖；圖16是本發(fā)明的第十一種裝置的局部剖視圖；圖17是描述振幅與頻率關系的數(shù)學模型化的結(jié)構(gòu)響應曲線，該曲線可用于靠類似于圖15所示裝置減震的結(jié)構(gòu)；圖18是本發(fā)明的第十二種裝置剖開的透視圖；圖19是本發(fā)明的第十三種裝置的透視圖；圖20是本發(fā)明的第十四種裝置的透視圖；圖21是本發(fā)明的第十五種裝置的透視圖；圖22是圖21所示裝置沿B-B線的仰視圖。
本發(fā)明的詳細描述現(xiàn)在參照圖1和圖2，本發(fā)明的減震裝置20沿著簡支梁22定位。梁22借助在其兩端的支點24和26保持在適當?shù)奈恢?。在圖1中，虛線28表示梁22的第一種振動模式。在圖2中，虛線30表示梁22的第二種振動模式。
在圖1中，振動包括在梁22兩端的節(jié)點32、33。在圖2中，振動包括在梁22中央和兩端的節(jié)點34、35、36。為了獲得最佳的減震，裝置20應當置于盡可能接近腹點37、38、39的位置上。
圖3和圖4表示本發(fā)明的減震裝置40定位在一端有固定支撐44的懸臂梁42上。兩種典型的振動模式用虛線46、48表示。圖3描述的振動有一個節(jié)點50，該節(jié)點在梁42和支撐44的接合部。圖4描述的振動在梁42上有兩個節(jié)點52、54。為了獲得最大的減震效果，本發(fā)明的裝置40應當置于盡可能接近腹點55、56的位置上。如果將裝置40直接置于節(jié)點50、52、54上，裝置40的減震功能將是最小的。
在圖5中，本發(fā)明的減震裝置60定位在兩端固定的梁62上。該固支梁62的兩端借助支撐結(jié)構(gòu)64、66固定。梁62上的振動模式由虛線68表示，并且包括節(jié)點70、72。減震裝置60盡可能接近腹點74可以獲得最大的減震效果。
圖6詳盡地描述懸臂梁82上的本發(fā)明的裝置80的橫截面。梁82安裝在諸如墻壁之類的支撐結(jié)構(gòu)84上。該裝置包括安裝在梁82上的外殼88，該外殼將輔塊(即減震塊)90、締結(jié)彈簧92和橫向安裝的粘彈單元96、98封裝起來，就這種裝置80而言，所述粘彈單元是粘彈材料制造的零件。
外殼88通常是由金屬、塑料或其他適當?shù)牟牧现瞥傻模⑶医柚Ｒ?guī)的緊固技術(shù)(例如焊接、機械緊固、粘接劑粘接等)附著到梁82上。盡管完全封閉能阻止可能給減震裝置帶來不利影響的外界物質(zhì)進入，它是優(yōu)先選擇的，但是外殼88可以有開放的底部。
輔塊90與彈簧92和粘彈單元96、98一起通過將梁82的振動能轉(zhuǎn)化成熱能來抑制梁82的振動。輔塊90通常是一個金屬塊，但是也可以使用填充流體的容器或成塊的高密度材料(如混凝土)。密度較低的材料(如鋁、木材或合成材料)可以在需要較小的輔塊的應用中使用。
彈簧92借助常規(guī)的緊固技術(shù)(如焊接、機械緊固、粘接劑粘接等)附著在梁82和輔塊90上。雖然只展示一個彈簧，但是還可以使用位于輔塊90的側(cè)面、頂面或底面與外殼88的底部或側(cè)壁之間的附加彈簧。還可以使用能夠提供足夠的復原力的其他類型的彈簧，如板簧或片簧。
粘彈單元96、98附著在輔塊90的側(cè)面和外殼88的側(cè)壁上。形成這些單元的粘彈材料將與梁82的動態(tài)響應(如振動或振蕩)有關的機械能轉(zhuǎn)化成熱能。圖6(以及圖7至圖10)所示的粘彈單元橫截面是矩形的。圓形或平行四邊形橫截面的粘彈單元也可以使用，但需要適當調(diào)整橫截面的受剪面積和厚度，以便提供所需的減震性能。優(yōu)選的是借助保持平行于剪切力的粘彈材料長度與粘彈材料厚度之比大于或等于5使剪切力在粘彈材料中保持主導地位。
優(yōu)選的粘彈材料選自被命名為SJ-2015的ScotchdampTM族材料，這類材料在“3M Product Information and Performance Data-ScotchdampTMbrand Vibration Control Systems，No.70-0703-7536-8(66.1)R11(1996)”中和在3M Industrial Tape and SpecialtiesDivision提供的“Suggested Purchase Specification，ScotchdampTMViscoelastic Polymers，No.70-0702-0225-7(89.3)R1”中均有介紹，前者包括購自3M公司(St.Paul，Minnesota)的ScotchdampTMSJ2015X系列110、112和113型丙烯酸系的粘彈性聚合物。適用的其他粘彈材料包括但不限于購自Lord公司(Erie，Pennsyl-vania)的Lord LD-400和購自Soundcoat股份有限公司(Deer Park，New York)的Soundcoat DYAD 606、Soundcoat DYAD 609和Soundcoat N。
粘彈材料對溫度是敏感的。具體地說，Chang等人在“Viscoelastic Dampers as Energy Dissipation Devices for SeismicApplications(適合在地震應用中作為能量耗散裝置的粘彈減振器)”中指出環(huán)境溫度升高使粘彈材料軟化，使該材料的減震效果降低(見Earthquake Spectra，Vol.9，No.3(1993)，pp371-387)。關于ScotchdampTMSJ-2015和110、112、113型SJ2015X的溫度敏感性的補充資料分別在上述文獻“Product Information andPerformance Data”和“Suggested Purchase Specification”中提供。因此，在設計制造本發(fā)明的裝置時必須考慮粘彈材料的溫度變化。
粘彈單元96、98優(yōu)選借助常規(guī)的緊固技術(shù)(如機械緊固、粘接劑粘接等)附著到外殼88和輔塊90上。優(yōu)選的是兩個粘彈單元96、98分別在輔塊90兩側(cè)，每側(cè)一個，并且將輔塊90與外殼88連接起來，但是在外殼88與輔塊90之間可以并入附加的粘彈單元。
圖7說明本發(fā)明的裝置110在簡支梁112上，該簡支梁安裝在支撐結(jié)構(gòu)114、116上。裝置110包括安裝在梁112上用于封裝輔塊120的外殼118。這個輔塊120在垂直方向借助彈簧122、124在水平方向借助粘彈單元126、128懸掛在梁112上。這個裝置110所用的粘彈單元126、128是粘彈材料制成的零件。棒130穿過輔塊120并借助常規(guī)的緊固技術(shù)(如焊接、機械緊固和粘接劑粘接等)與外殼118的底座和梁112的底部相連。以便將輔塊120的運動局限在垂直方向。此外，棒130可以僅僅與梁112連接或者只與外殼118的底座相連。為了將輔塊120懸掛在梁112上可以使用附加的彈簧或粘彈單元。
圖8說明本發(fā)明的裝置140在簡支梁142上。梁142安裝在支撐結(jié)構(gòu)144、146上。裝置140包括安裝在梁142上封裝輔塊150的外殼148，這個輔塊150借助扁簧152、154和具有粘彈材料零件的粘彈單元156、158懸掛在外殼148內(nèi)。扁簧152、154和粘彈單元156、158在輔塊150的對置側(cè)面上。雖然優(yōu)選的是在輔塊的每個側(cè)面有一個彈簧和一個粘彈單元，但是可以使用附加的彈簧或粘彈單元。
圖9以適合簡支梁162減震的構(gòu)型說明本發(fā)明的裝置160。在這種系統(tǒng)中，梁162的兩端借助支撐164、166固定。裝置160具有借助彈簧172和粘彈單元176懸掛在梁162上的輔塊170。如上所述，彈簧172可以緊固在主結(jié)構(gòu)和輔塊170上。盡管圖中只表現(xiàn)一個彈簧和一個粘彈單元，但是可以使用附加的彈簧和粘彈單元。
粘彈單元176代表一種交替的疊層設計，它包括粘彈材料零件178、180和剛性零件182、184、186。這種疊層設計在不顯著增大粘彈單元176的尺寸的情況下增加了粘彈材料的受剪面積。
雖然可以使用包括木材或合成材料在內(nèi)的其他材料，但是粘彈單元176的剛性零件182、184、186是由金屬或塑料制成的。剛性零件182、184和186必須具有足夠大的剛性，以使粘彈材料吸收與動態(tài)響應相關的機械能的能力和將該機械能轉(zhuǎn)化成熱能的能力達到最大。剛性零件優(yōu)先選擇臂狀零件，盡管也可以使用其他適當?shù)牧慵??？梢灶A料，粘彈單元176、梁162和輔塊170之間的連接可以顛倒過來，以致中心的剛性零件182附著在梁162上，而側(cè)向剛性零件184和186附著在輔塊170上。
包含一個或多個用作粘彈材料零件的粘彈材料部分的其他構(gòu)型也可以使用。還可以采用粘彈零件或剛性零件的交替排列，只要將剛性零件交替地附著到梁和輔塊上并用粘彈零件將它們彼此隔開即可。
圖10說明本發(fā)明的裝置190在垂直安裝的固支梁192上，該固支梁192安裝在支撐結(jié)構(gòu)194、196中。裝置190包括安裝在梁192上封裝輔塊200的外殼198。輔塊200支撐在輥201或其他能夠使輔塊200在水平方向運動的結(jié)構(gòu)上。這個輔塊200借助彈簧202和粘彈單元206附著到梁192上。該粘彈單元206包括被中心剛性零件212和外側(cè)的剛性零件214、216隔開的粘彈材料零件208和210，其中所述剛性零件分別附著在梁192和輔塊200上。在這個裝置190中使用的粘彈單元206與在圖9中介紹的粘彈單元類似。雖然只表示了一個彈簧和一個粘彈單元，但是可以使用附加的彈簧和粘彈單元。
圖11表示安裝在梁222上的減震裝置220。裝置220包括借助彈簧232和粘彈單元236與梁222連接的輔塊230。
粘彈單元236包括圓筒形的粘彈材料零件238、一端與梁222連接的內(nèi)部的圓柱形剛性零件240和一端與輔塊230連接的外部的圓筒形剛性零件244。圓筒形粘彈材料零件238通過粘接附著到內(nèi)部圓筒形剛性零件240和外部圓筒形剛性零件244上。圓筒形剛性零件240、244優(yōu)先借助上述方法附著到梁222和輔塊230上。此外，還可能利用上述的緊固技術(shù)將內(nèi)部的圓筒形剛性零件240附著到輔塊230上，而將外部的圓筒形剛性零件244與梁222連接。雖然只表示了一個彈簧和一個粘彈單元，但是可以使用附加的彈簧和粘彈單元。
現(xiàn)在參照圖12，本發(fā)明的裝置250在簡支梁252上，該簡支梁的兩端安裝在支撐254、256上。裝置250具有借助彈簧262和粘彈單元266懸掛在梁252上的輔塊260。雖然只表示了一個彈簧和一個粘彈單元，但是可以使用附加的彈簧和粘彈單元。
該系統(tǒng)的粘彈單元266包括優(yōu)先靠粘接附著在兩塊平板270和272之間的粘彈材料零件268。平板270、272借助焊接、機械緊固、粘接劑粘接等方法與棒274、276連接。棒274、276分別與梁252和輔塊260連接。平板270、272與棒274、276一起形成粘彈單元中的剛性零件。這種粘彈材料零件268夾在平板270、272之間的三明治式排列使粘彈單元268處于壓縮或拉伸模式之中，這種模式與圖6至圖11所示的粘彈單元通用的剪切模式不同。
圖13詳細說明本發(fā)明的二維減震裝置300。這種裝置300按照箭頭302、303的方向抑制沿平面的振動。裝置300包括安裝在主結(jié)構(gòu)(未示出)上的外殼306。外殼306將借助彈簧310和粘彈單元312附著在外殼306上的輔塊308封裝。彈簧310類似于在圖6-圖12中介紹的那些彈簧。彈簧310的彈簧常數(shù)可以通過選擇彈簧或?qū)椈傻墓逃蓄l率調(diào)到所需的特殊頻率進行調(diào)整。粘彈單元312包括借助樞軸324附著在外殼306上的由U形零件317形成的外側(cè)的剛性零件314、316和被經(jīng)樞軸325附著在輔塊308上的中心剛性零件322隔開的粘彈材料零件318、320。雖然優(yōu)選的是一個樞軸，但是也可以使用多個樞軸。此外，U形零件317還可能借助樞軸附著在輔塊308上，而中心剛性零件322則借助至少一個樞軸附著在外殼306上。在裝置300中使用的粘彈單元類似于前面參照圖9介紹的粘彈單元。此外，彈簧310也可以借助類似于前面就粘彈單元312介紹的那種樞軸附著在外殼306和/或輔塊308上。
圖14表示本發(fā)明的另一種二維減震裝置330。裝置330按照箭頭332、333的方向抑制沿平面的振動，該裝置330包括安裝在主結(jié)構(gòu)(未示出)上的外殼334。外殼334將借助彈簧338附著在外殼334上的輔塊336封裝。粘彈單元340借助上述的附著方法附著到輔塊336(和主結(jié)構(gòu))上。
圖15詳細說明本發(fā)明的二維減震裝置350。這種裝置350按照箭頭352、353的方向抑制平面內(nèi)的振動。裝置350包括優(yōu)先呈平板形的輔塊356。滾柱軸承358與輔塊356的下表面360接觸。滾柱軸承358的運動通常受主結(jié)構(gòu)和輔塊356上的溝槽或?qū)к壍南拗?。輔塊356的平面運動可以借助鋪設兩條彼此垂直的滾柱軸承導軌來實現(xiàn)，每條導軌允許在一個方向運動。
彈簧362和粘彈單元364安裝在輔塊356的下表面360上。雖然只表示了一個彈簧362和一個粘彈單元364，但是可以使用附加的彈簧或粘彈單元。
如所示，彈簧362是一種有回彈力的彈性材料，如損失系數(shù)小于0.15的橡膠。硬度為50-70的氯丁橡膠是一種適當?shù)牟牧?。另外，可能用園棒代替橡膠彈簧362，這種園棒具有非限制性的二維回復力。園棒借助常規(guī)的緊固技術(shù)(如機械緊固、粘接劑粘接等)附著到輔塊356(和主結(jié)構(gòu))上。粘彈單元364借助上述的附著方法附著到輔塊356(和主結(jié)構(gòu))上。
圖16說明用于纜索382的二維減震裝置380。另外，桿、棒等可以用于代替纜索382。這種裝置包括借助銷釘386和387附著在纜索382上的圓環(huán)狀T形單元384和385。這種附著方式也可以通過膠粘接頭、夾具或其他常規(guī)的連接技術(shù)來實現(xiàn)。輔塊388借助夾在中間的彈簧390、391和粘彈單元392、393附著到每個圓環(huán)狀T形單元384、385上。雖然只示出兩組彈簧390、391和粘彈單元392、393，但是如果需要可以在輔塊388的兩側(cè)并入多組附加的彈簧和粘彈單元。
為了在初裝和更新期間將圓環(huán)狀T形單元384、385裝到纜索382上，圓環(huán)狀T形單元可以是單片結(jié)構(gòu)也可以是多片結(jié)構(gòu)。輔塊388優(yōu)選圓環(huán)狀H形單元。類似于圓環(huán)狀T形單元384、385，圓環(huán)狀H形單元也可以是單片結(jié)構(gòu)或多片結(jié)構(gòu)，以便在初裝和更新期間將它裝到纜索382上。
彈簧390、391是由有回彈力的彈性材料(如損失系數(shù)小于0.15的橡膠)制成的。硬度為50-70的氯丁橡膠可能是適當?shù)?。彈?90、391借助常規(guī)的緊固技術(shù)(如機械緊固、粘接劑粘接等)附著到圓環(huán)狀T形單元384、385和輔塊388上。粘彈單元392、393借助上述的附著方法附著到圓環(huán)狀T形單元384、385和輔塊388上。
圖17是使用類似于圖15所示的裝置的減震裝置的數(shù)學模型化的結(jié)構(gòu)響應曲線。線401和402分別表示在X和Y方向上無阻尼的響應，而線403、404分別表示在X和Y方向上有阻尼的響應。
圖18詳細說明本發(fā)明的三維減震裝置420。這種裝置420按照箭頭422、423、424方向的振動。裝置420包括安裝在主結(jié)構(gòu)(未示出)上的外殼426。在外殼426內(nèi)封裝著借助彈簧430和粘彈單元432附著在外殼426上的輔塊428。沿著與箭頭423對應的方向提供減震的彈簧和粘彈單元由于這張圖的等軸性沒有示出，但是應當理解這種減震裝置420將包括它們。彈簧430類似于在圖6-圖12中介紹的那些彈簧。粘彈單元432包括借助樞軸444附著在外殼426上的由U形零件437形成的橫向剛性零件434、436和被借助樞軸445附著在輔塊428上的中心剛性零件442隔開的粘彈材料零件438、440。雖然優(yōu)選的是一個樞軸，但是也可以使用多個樞軸。此外，U形零件437可以借助樞軸附著到輔塊428上，而中心剛性零件442也可以借助至少一個樞軸附著在外殼426上。在這種裝置420中使用的粘彈單元類似于前面參照圖9介紹的粘彈單元。
圖19詳細說明本發(fā)明補充的二維減震裝置500。裝置500抑制箭頭502、503方向上的振動。裝置500包括一個框架504，該框架帶對置配置且向上開口的導軌506、507和對置配置的凸緣508、509，以及向下開口的導軌510、511。這些導軌506、507和510、511優(yōu)先配置在框架504上，但是也可以是附著其上的獨立結(jié)構(gòu)。這個框架504借助輪子514、515(優(yōu)選的是一邊兩個)、彈簧516、517和粘彈單元518、519附著到主結(jié)構(gòu)512上。彈簧516、517和粘彈單元518、519彼此比較接近而且位于框架504的中央，以使箭頭502方向上的力最小，但是如果需要可以移動它們，只要保證箭頭502方向上的力最小即可。雖然彈簧516、517和粘彈單元518、519優(yōu)先按每邊一個安排，彈簧直接安排在粘彈單元的對面，但是彈簧可以直接對著其他彈簧，而且粘彈單元也可以直接對著其他粘彈單元。但是，不要求這種直接相對定位的排列方式。
還允許在每邊安排多個彈簧和/或粘彈單元，只要在排列這些彈簧和粘彈單元時如上所述考慮它們的位置使箭頭502方向上的力最小即可。它們的排列是這樣的，以致彈簧直接對著其他彈簧定位，粘彈單元直接對著粘彈單元定位，或者粘彈單元直接對著彈簧定位，或者這些定位方式的組合。但是，不要求上述的直接相對定位。
當輪子522、523(優(yōu)選的是每側(cè)兩個)裝配在框架504上各自的導軌內(nèi)時框架504附著在輔塊520上。彈簧526和粘彈單元528也從框架504的凸緣508、509附著到輔塊上。與所示彈簧526和粘彈單元528一致的彈簧和粘彈單元可以定位在框架504的對面，以便將凸緣509與輔塊520連接起來，由于畫圖方面原因未被示出，但是應當理解在這種減震裝置500中它們將被包括在內(nèi)。為了使框架504(優(yōu)先在各自的凸緣508、509)與輔塊520相連，彈簧和粘彈單元的定位方式類似于前面介紹的那些，彈簧和粘彈單元在框架504和輔塊520的中央，以使箭頭503方向上的力最小。允許按照類似于上述的排列方式安排多個彈簧和/或粘彈單元，只要在安排這些彈簧和粘彈單元時如上所述考慮它們的位置使箭頭503方向上的力最小即可。
此外，上述的彈簧與粘彈單元的排列只需要分別將框架504的一側(cè)與主結(jié)構(gòu)512連接，將框架504的另一側(cè)與輔塊520連接。再者，如果框架504和輔塊520二者之一或兩者不是矩形的，那么至少需要兩組彈簧和粘彈單元(每組包括至少一個彈簧和至少一個粘彈單元)，以使連接框架504與主結(jié)構(gòu)512的第一組和連接框架504與輔塊520的第二組按某種方式配置，一組在箭頭502的方向上而另一組在箭頭503的方向上。此外，減震裝置500可以包括在主結(jié)構(gòu)512和輔塊520上的附加輪子。
彈簧516、517、526(以及由于畫圖的原因未示出的那些)類似于用圖6-圖12介紹的那些彈簧。粘彈單元518、519、528(以及由于畫圖的原因未示出的那些)類似于用圖18介紹的那些，并且分別借助樞軸544。545附著到主結(jié)構(gòu)512、框架504部分和輔塊520上，這些樞軸類似于在圖18中介紹的那些樞軸。盡管優(yōu)選的是單一的樞軸，但是也可以使用多個樞軸。
圖20詳細說明本發(fā)明補充的二維減震裝置550。裝置550抑制箭頭552、553方向上的振動。裝置550包括一個安裝在輪子556、557上的框架554，輪子安裝在導軌558、559中，而導軌在主結(jié)構(gòu)560上的墊塊558a、559a中。另一種方法是將導軌558、559安排在主結(jié)構(gòu)560內(nèi)?？蚣?54還借助彈簧566、567和粘彈單元568、569附著到主結(jié)構(gòu)560上。
彈簧566、567和粘彈單元568、569彼此比較接近而且位于框架554的中央，以使箭頭552方向上的力最小，但是如果需要可以就它們移開，只要保證箭頭552方向上的力最小即可。雖然彈簧566、567和粘彈單元568、569優(yōu)先按每邊一個安排，彈簧直接對著粘彈單元，但是彈簧可以直接對著其他彈簧，而且粘彈單元也可以直接對著其他粘彈單元。但是，不要求這種直接相對定位的排列方式。
每邊安排多個彈簧和/或粘彈單元也是允許的，只要在排列這些彈簧和粘彈單元時如上所述考慮它們的位置使箭頭552方向上的力最小即可。它們的排列可以是這樣的，讓彈簧直接對著其他彈簧定位，粘彈單元直接對著粘彈單元定位，或者讓粘彈單元直接對著彈簧定位，或者將這些定位方式的組合起來。但是，不要求上述的直接相對定位。
輔塊570包括附著其上的導軌572、573，以便容納與框架554相連的輪子574、575。另外，導軌572、573也可能就在輔塊570之中?？蚣?54優(yōu)先在小突起583處通過彈簧586和粘彈單元588附著到輔塊570上。在框架554的另一邊也有與小突起583、彈簧586和粘彈單元588一樣的小突起、彈簧和粘彈單元，只是由于畫圖的原因沒有示出，但是應當理解在這種減震裝置550中它們將被包括在內(nèi)。為了將框架554與輔塊570連接起來，彈簧和粘彈單元的定位方式類似于前面介紹的那些，彈簧和粘彈單元在框架554和輔塊570的中央，以使箭頭553方向上的力最小。按照類似于上述排列方式安排多個彈簧和/或粘彈單元也是允許的，只要在安排這些彈簧和粘彈單元時如上所述考慮它們的位置使箭頭553方向上的力最小即可。
此外，上述的彈簧與粘彈單元的排列只需要分別將框架554的一側(cè)與主結(jié)構(gòu)560連接，將框架554的另一側(cè)與輔塊570連接。再者，如果框架554和輔塊570二者之一或兩者不是矩形的，那么至少需要兩組彈簧和粘彈單元(每組包括至少一個彈簧和至少一個粘彈單元)，以使連接框架554與主結(jié)構(gòu)562的第一組和連接框架554與輔塊570的第二組按某種方式配置，一組在箭頭557的方向上而另一組在箭頭553的方向上。此外，減震裝置550可以包括在框架554的頂面和底面上的附加的輪子。
彈簧566、567、586(以及由于畫圖的原因未示出的那些)類似于在圖6-圖12中介紹的那些彈簧。粘彈單元568、569、588(以及由于畫圖的原因未示出的那些)類似于在圖18中介紹的那些，并且分別借助樞軸594。595附著到主結(jié)構(gòu)、框架554部分和輔塊570上，這些樞軸類似于在圖18中介紹的那些樞軸。盡管優(yōu)選的是單一的樞軸594、595，但是也可以使用多個樞軸。
圖21和圖22詳細說明適合在箭頭602、603指出的兩個方向上減震的涉及擺動結(jié)構(gòu)的另一種裝置600。這種裝置600包括借助附著在鉸鏈607上的臂606附著在主結(jié)構(gòu)605上的輔塊604。臂606可以是纜索、桿、梁或其他能夠承受輔塊604的重量的零部件。輔塊604有一個質(zhì)量中心(Cm)和至主結(jié)構(gòu)605的距離(Qm)。彈簧608在沿著臂606距主結(jié)構(gòu)605的距離為Qs的點S處附著在輔塊604和鉸鏈607之間的臂606上并將主結(jié)構(gòu)605與臂606連接起來，而粘彈單元610在沿著臂606距主結(jié)構(gòu)605的距離為Qv且位于點S和輔塊604之間的點V處將主結(jié)構(gòu)605與臂606連接起來。粘彈單元610借助樞軸614、615(每邊至少一個)分別附著到主結(jié)構(gòu)605和臂606上。
彈簧608類似于前面用圖6-圖12介紹的那些。粘彈單元610類似于前面用圖18介紹的那些。樞軸614、615類似于前面用圖18介紹的那些。雖然優(yōu)選的是單一的樞軸614、615，但是也可以使用多個樞軸。彈簧608和粘彈單元610至少與毗鄰的彈簧或粘彈單元相隔90°。另外，彈簧608和粘彈單元610可能附著在臂606的同一個點上，每個彈簧608與每個粘彈單元610彼此相向配置(180°)。彈簧608和粘彈單元610的附著點還可以顛倒過來，或者將一個彈簧與一個粘彈單元附著在臂606上的第一點上，而將第二彈簧和第二粘彈單元附著到臂606上的第二點上。還有，彈簧和粘彈單元還可能按任意的順序各自附著到不同的點上，或者可能有一個有兩個彈簧、兩個粘彈單元或一個彈簧與一個粘彈單元的附著點，而另兩個零件(彈簧或粘彈單元)按任意順序附著在臂上。
雖然優(yōu)選的是兩個彈簧和兩個粘彈單元，但是裝置600能夠用彼此相隔至少90°配置的一個彈簧和一個粘彈單元發(fā)揮作用。類似地，本發(fā)明可以使用任意數(shù)量的多個彈簧和粘彈單元，每個毗鄰的彈簧和/或粘彈單元被適當?shù)木嚯x隔開(優(yōu)選的是360°除以彈簧與粘彈單元的總數(shù))。
前面所有對本發(fā)明的具體說明都是諧振系統(tǒng)。該諧振系統(tǒng)是一種其中的輔塊和彈簧與粘彈單元的彈簧常數(shù)都經(jīng)過設計使之以近似主結(jié)構(gòu)的固有頻率振動的系統(tǒng)。基于一系列與調(diào)諧有關的方程，可以確定即將按照本發(fā)明構(gòu)成的每個系統(tǒng)的粘彈單元的尺寸。
為了使主結(jié)構(gòu)的響應最小，依據(jù)最佳諧振頻率(ωopt)方程和最佳阻尼速率(ζopt)方程來完成調(diào)諧。最佳諧振頻率(ωopt)和最佳阻尼速率(ζopt)取決于質(zhì)量比(μ)，該質(zhì)量比是由輔塊(m2)除以主結(jié)構(gòu)的有效質(zhì)量(即定標質(zhì)量)(m1)，即μ＝m2/m1(1)定標質(zhì)量(m1)的確定方法是將主結(jié)構(gòu)的實際質(zhì)量(M)乘以定標因子(Z)，如果有適合具體應用的外殼再加上外殼的質(zhì)量(MH)，即m1＝ZM+MH(2)按照Harris和Crede在“Shock and Vibration Handbook”(McGraw-Hill Book Company(1976))中的說法，一些典型的定標因子為0.375(適合固支梁)、0.5(適合簡支梁)、0.23(適合末端加載的懸臂梁)、以及0.333(適合彈簧，此時彈簧是待減震的主結(jié)構(gòu))。質(zhì)量比(μ)的范圍從0.001至1.000，但是在正常情況下該范圍從0.005至0.500。
另外，適合離散質(zhì)量或離散化質(zhì)量主系統(tǒng)的第J種模式(J＝1，2，3…)的定標質(zhì)量(m1，J)可以用下式代替前面的式(2)進行計算，其中假設MH＝0ml,J=φJTMpφJφd,J2=ZJM;J=1,2,3···(2a.1)]]>其中J是模式號(如上所述)；φJ是適合第J種模式的振蕩型矢量；
是適合第J種模式的振蕩型矢量的轉(zhuǎn)置；Mp是適合離散的或離散化的主系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣；φd，J是在減振器位置第J種模式的振蕩型數(shù)值；ZJ是適合第J種模式的定標因子；M是在前面定義的。
此外，如果如圖16所示纜索382是主結(jié)構(gòu)，那么適合連續(xù)主系統(tǒng)的第J種模式的定標質(zhì)量(m1，J)可以用下式代替前面的式(2)進行計算，其中假設MH＝0ml,J=∫0Dρ(x)YJ2(x)dxYJ2(xd)ZJM;J=1,2,3···(2b.1)]]>
其中J是模式號(如上所述)；p(x)是在位置x的質(zhì)量密度；YJ(x)是適合第J種模式的振蕩型函數(shù)；YJ(xd)是第J種模式的振蕩型函數(shù)在在減振器位置的值；ZJ是在前面定義的；以及M是在前面定義的，而且對于承受張力的兩端固定的均勻纜索，振蕩型函數(shù)(YJ(x))是YJ(x)=2ρDsinJπxD;J=1,2,3···(2b.2)]]>其中p是均勻纜索每單位長度的質(zhì)量密度；J是前面定義的模式號；x是變量，沿著纜索的坐標。
將式(2b.2)代入式(2b.1)，并且假定只考慮第一種模式(J＝1)，m1J＝m1，于是當減震裝置380(圖16)放在纜索的中跨處(x＝D/2)時，定標因子ZJ＝Z1(在第一種模式中的定標因子)＝0.5。
式(2b.1)和(2b.2)的推演在L.Meirovitch的著作“Elements ofVibration Analysis”(McGraw-Hill，Inc.，(1986)，pp209-216)中可以找到。
在已知外界對結(jié)構(gòu)的擾動力的情況下可以確定最佳諧振頻率(ωopt)和阻尼速率(ζopt)。它們與減振器的性能有關ω2opt=K′V+Ksm2---(3)]]>和ξopt=η2K′vKs+K′v----(4)]]>其中k’v是粘彈材料的儲存剛度(彈簧常數(shù))；ks是彈簧的剛度(彈簧常數(shù))；m2是前面定義的；以及η是與溫度和頻率有關的參數(shù)，用于表示粘彈材料的損耗因子，該參數(shù)是由制造商提供的。
當彈性材料在本發(fā)明的諧振質(zhì)量減振器中被用作彈簧單元時，它對阻尼效應也有貢獻。用下式代替前面的式(4)可以校正這種效應ξopt=η2K′vKs+K′v+ηs2KsKs+K′v----(4a.1)]]>
其中ηs是有回彈力的彈性材料的損耗因子。
求解聯(lián)立方程(3)和(4)，或聯(lián)立方程(3)和(4a.1)將提供下面的表達式描述彈簧的彈簧剛度(彈簧常數(shù))(ks)和粘彈材料的儲存剛度(彈簧常數(shù))(k’v)，它們分別用式(5)和式(6)，或者式(5a.1)和式(6a.1)描述Ks=(1-2ξoptη)ω2optm2----(5)]]>Ks=((η-2ξopt)η-ηs)ω2optm2----(5a.1)]]>K′v=2ξoptηω2optm2----(6)]]>K′v=(2ξopt-ηs)(η-ηs)ω2optm2----(6a.1)]]>此外，如果使用圖21和圖22所示的擺式減震裝置600，前面的式(3)和式(4)將被下面的式(3b.1)和式(4b.1)代替ω2opt=gm2+K′vQv+KsQsQmm2----(3b.1)]]>ξopt=η2K′vQvgm2+K′vQv+KsQs----(4b.1)]]>其中k’v、ks、m2和O是前面定義的；g是重力常數(shù)；Qs、Qv和Qm是前面定義的距離，用圖21表示。
求解聯(lián)立方程(3b.1)和(4b.1)將提供下面的表達式描述彈簧的彈簧剛度(彈簧常數(shù))(ks)和粘彈材料的儲存剛度(彈簧常數(shù))(k’v)，它們用式(5b.1)描述KsK′v=QsQv-2ξoptQs(η-2ξopt)Qv1(ω2optm2Qm-(gm2)2ξoptgm2----(5b.1)]]>在主結(jié)構(gòu)中沒有阻尼時出現(xiàn)特殊的子集，而且最佳諧振頻率(ωopt)可以象Den Hartog在“Mechanical Vibrations(機械振動)”(McGraw Hill，New York，(4th ed.1956))中闡述的那樣確定ωopt=ω111+μ----(7)]]>其中ω1是主結(jié)構(gòu)的固有頻率。在圖16所示的纜索情況下，主結(jié)構(gòu)的固有頻率(ω1)是ω1=JπTρD2;J=1,2,3···(7a.1)]]>其中J、Ψ、D是在前面的式(2b.1)和式(2b.2)中定義的；T是纜索上的張力。
然后，在處理纜索情況時將式(7a.1)代入式(7)。與式(2b.1)和式(2b.2)類似，式(7a.1)的推演在L.Meirovitch的“Elements ofVibration Analysis(振動分析原理)”(McGraw-Hill，Inc.，(1986)，pp209-216)中可以找到。在相同的情況下，最佳阻尼速率(ζopt)可以定義如下ξopt=3μ8(1+μ)3----(8)]]>用這些表達式代替在上述等式(5)和(6)中它們相應的數(shù)值，彈簧的彈簧常數(shù)(ks)和粘彈材料的彈簧常數(shù)(k’v)的表達式變成ks=ω12m1μ(1+μ)2(1-1η3μ2(1+μ)3)-----(9)]]>kv′=ω12m1μη3μ2(1+μ)7----(10)]]>其中ω1、m1、μ和η都是象前面那樣定義的。
從前面的式(9)知道了彈簧的剛度(彈簧常數(shù))(ks)，就可以篩選來自彈簧制造商的彈簧。粘彈材料的彈簧常數(shù)(k’v)可以表示成粘彈材料的函數(shù)，例如在剪切模式中可以表示成粘彈材料的橫截面面積(A)和厚度(h)的函數(shù)Kv′=G′Ah----(11)]]>其中G’是粘彈材料的儲存剪切模量。
粘彈單元或橡膠的彈簧單元(圖15和圖16)可以有一定的厚度，以致能夠承受彎曲。具體地說，當粘彈材料或橡膠彈簧單元的厚度與長度之比小于1/3時，彎曲是可以忽略的、不需要考慮。但是，當厚度與長度之比大于1/3時，彎曲必須考慮，因為表觀剪切模量(Gapp，見下)可能不同于儲存剪切模量(G’)，高5％。彎曲的作用影響粘彈材料的剛度分量。彎曲分量的作用可以通過實驗確定，或借助確定與上述的儲存剪切模量(G’)有關的表觀剪切模量(Gapp)進行校正Gapp=G′1+h23L2----(11a.1)]]>
其中Gapp是表觀剪切模量；G’是粘彈材料的儲存剪切模量(如上)；h是粘彈材料的厚度(如上)；以及L是粘彈材料在受力方向上的長度。
如果粘彈材料是圓柱形，為了適應該圓柱式(11a.1)被改寫成Gapp=G′1+h29r2----(11a.2)]]>其中r是圓柱的半徑。
為了在剪切模式中確定粘彈材料的厚度，式(11)可以被重新整理成A=k′vhG′----(12)]]>如同式(11a.1)和式(11a.2)表示的那樣，在有必要進行彎曲校正的情況下，用Gapp代替式(11)中的G’，經(jīng)重新整理，得到A=k′vhGapp----(12a)]]>
此外，如果粘彈材料處于壓縮或拉伸模式(圖12)，那么粘彈材料的的橫截面面積(A)為A=k′vlEkT----(13)]]>其中I是粘彈材料處于壓縮或拉伸模式中的長度；kT是Nashof，A.D.，Jones，D.J.G.和Hendersen，J.P.在“Vibration Damping(Wiley Interscience Publication，John Wiley &Sons，New York，1985，pp.194-195)”中介紹的形狀因子，由下式給出KT=1+β(A′A)2]]>其中β是一個無因次常數(shù)，對于未填充的粘彈材料它等于2，對于填充的粘彈材料它等于1.5；A是粘彈材料的橫截面面積；A’是粘彈材料的非承載面積；以及E是粘彈材料的儲存模量，在壓縮或延伸模式中該模量為E＝3G’(14)
由于粘彈材料的剪切應變(γ)由制造商提供，輔塊(m2)相對主結(jié)構(gòu)的最大位移(Ymax)被確定下來，輔塊的位移(Ymax)與剪切應變(γ)的關系如下γ=Ymaxh----(15)]]>為了確定厚度(h)式(15)經(jīng)整理得到h=Ymaxγ----(16)]]>在壓縮或拉伸模式中可以類似地確定長度(1)。
在未知輔塊(m2)的最大位移(Ymax)的情況下，可以通過求解聯(lián)立的運動方程找出輔塊(m2)的最大位移的理論值，這組運動方程分別描述輔塊相對有效主塊的運動(Y(t))和有效主塊的運動(X(t))，其中X(t)”+2ζ1ω1X(t)’+ω12X(t)＝P1(t)+2μζ2ω2Y(t)’+μω22Y(t)…(17)Y(t)”+2ζ2ω2Y(t)’+ω22Y(t)＝X(t)”…(18)其中X”是主系統(tǒng)的加速度；Y”是輔塊的相對加速度；X’是主系統(tǒng)的速度；Y’是輔塊的相對速度；ζ1是主系統(tǒng)的阻尼速率；
ζ2＝ζopt是輔塊的阻尼速率；P1(t)＝F1(t)/m1，而F1(t)是外界的擾動力。
將主塊與輔塊之間的摩擦作用降到最小程度是必要的，在涉及小位移的應用中特別必要。例如，利用具有圖5所示基本結(jié)構(gòu)的減振器時，為了實現(xiàn)最佳所減震性能在主塊、支承單元和輔塊之間的摩擦相互作用必須降低到最小程度。用下式代替前面的式(18)可以調(diào)整圖15所示裝置中摩擦零件的作用Y(t)”+2ζ2ω2Y(t)’+ω22Y(t)＝-X(t)”-fdY’/|Y’| …(18a.1)其中fd是摩擦系數(shù)(由所用的具體承載裝置的制造商提供)；m2是輔塊的質(zhì)量(與前面的定義相同)。
采用L.Meirovitch在“Elements of Vibration Analysis(McGraw-Hill，Inc.(1986)，pp.477-497)”中介紹的轉(zhuǎn)換矩陣法可以聯(lián)立求解方程(17)和(18)。利用諸如郎格-庫塔公式之類的數(shù)值積分法也可以聯(lián)立求解方程(17)和(18)。按照與軟件包一起提供的用戶指南使用購自Nath Works.Inc.，Natick，Massachusetts的軟件“Control System Toolbox Software Version 3.0b”將減輕用前面推薦的方法實際求解聯(lián)立方程(17)和(18a.1)的困難。按照與軟件包一起提供的用戶指南使用購自Math Works.Inc.，Natick，Massachu-setts的軟件“Matlab V.4.2b Functions ODE23”或“ODE45”也將減輕用前面推薦的方法實際求解聯(lián)立方程(17)和(18a.1)的困難。在這兩種情況下，軟件包將輔塊的相對位移作為時間的函數(shù)畫成曲線輸出，以便提供減震裝置的減震性能。輔塊相對主結(jié)構(gòu)的最大位移(Ymax)直角從這條曲線上獲得，并且被代入式(16)，以便計算粘彈材料的厚度和各種尺寸。
盡管上述方程是為主結(jié)構(gòu)上的單一減振器設計的，但是它們同樣能夠用于使用多個減振器的系統(tǒng)。為了適應這種系統(tǒng)調(diào)整這些參數(shù)對于熟練技工是已知的。多維、多分量的減震應用要求每個減振器在給定方向上的貢獻必須單獨計算。總的減震效果是通過沿給定方向求各減震分量的和獲得的。為了適應這種系統(tǒng)調(diào)整這些參數(shù)對于熟練技工是已知的。
實施例按照前面的揭示構(gòu)成一個適合懸臂梁裝置的諧振質(zhì)量減震系統(tǒng)。該懸臂梁是由30.50cm×12.70cm×0.16cm(12in.×5in.×0.0625in.)的鋼板和附著在梁上的減震系統(tǒng)的外殼組成的。梁和外殼的總質(zhì)量是546.2gm(梁476.7gm，外殼69.5gm)，利用前面介紹的定標因子(對于懸臂梁為0.23)和式(2)將該質(zhì)量轉(zhuǎn)變成179.1gm定標質(zhì)量。輔塊是選定的，其質(zhì)量為77.2gm，以使來自上述式(1)的質(zhì)量比(μ)為μ＝0.43依據(jù)為懸臂梁選定的材料，其頻率(ω1)是已知的，為12Hz。減振器的最佳頻率是8.4Hz。此外，在24℃溫度下，聚丙烯粘彈材料ScotchdampTMSJ2015X type 112的儲存剪切模量(G’)為2.46kg/cm2(每平方英寸35磅)、損耗因子(η)為0.9。
然后，將這些數(shù)值應用于上述的式(5)-(8)，以確定彈簧的彈簧剛度(ks)和粘彈材料的彈簧剛度(k’v)，從而得到彈簧的彈簧常數(shù)(ks)為0.095kg/cm(0.53磅/英寸)、粘彈材料的彈簧常數(shù)(k’v)為0.11kg/cm(0.59磅/英寸)。
根據(jù)這類減震裝置的設計要求，在該輔塊與厚度為0.51cm(0.2in.)的外殼側(cè)壁相連的對置側(cè)上要有兩條粘彈帶。利用上述的式(12)計算出這兩片粘彈材料中每片材料的橫截面面積，結(jié)果是0.011cm2(0.0017in2)?；谶@個計算結(jié)果和使用正方形橫截面粘彈材料的要求，用純剪切模式計算出正方形粘彈材料每邊的最佳尺寸為0.10cm(0.039in.)。上述的裝置尺寸將粘彈材料置于彎曲模式以及剪切模式中，導致粘彈材料的剛度下降。為了補償這種剛度損失，粘彈材料的橫截面增加到0.18cm×0.23cm。
前面確定的彈簧常數(shù)(ks)為0.095kg/cm的彈簧附著在懸臂梁和輔塊上。尺寸為0.18cm×0.23cm×0.51cm的粘彈材料通過粘接附著在輔塊和外殼的側(cè)壁上。外殼的進一步設計允許借助銷釘穿過外殼壁插入輔塊將輔塊固定到外殼上。固定輔塊的位置提供了一種能夠不工作的減震系統(tǒng)并且在拆除銷釘后允許直觀的驗證減震系統(tǒng)的效果。為了減少輔塊與外殼之間的側(cè)向沖擊將泡沫墊附著在外殼的側(cè)面。
在銷釘就位時，使梁向下位移1.0cm，然后釋放，以便引起梁的振動。在振動完全平息前大約10秒的周期內(nèi)振動逐漸減小。
拆除銷釘、釋放輔塊，然后以類似的方式使梁向下位移1.0cm，然后釋放，以便在減震系統(tǒng)中引起振動。在這個實例中，振動只用了不足0.5秒就平息下來。從而證明該減振器的效果。
通過改變彈簧、粘彈材料的類型和數(shù)量、以及輔塊(即減震塊)的重量，本發(fā)明的裝置既可以用于小結(jié)構(gòu)，也可以用于大結(jié)構(gòu)。相同的原理可以用于要求非垂直取向或非水平取向的減震裝置。
雖然已經(jīng)介紹了本發(fā)明的裝置，以便使熟悉此項技術(shù)的人能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，但是上述介紹是供示范說明用的，不應當將它用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍是借助權(quán)利要求書規(guī)定的。
權(quán)利要求
1.一種控制主結(jié)構(gòu)動態(tài)響應的減震裝置，其中所述主結(jié)構(gòu)具有固有的振動頻率，所述減震裝置包括附著在所述主結(jié)構(gòu)上的臂；附著在所述臂上的輔塊；至少一個彈簧，該彈簧位于主結(jié)構(gòu)與臂之間；至少一個粘彈單元，該粘彈單元位于主結(jié)構(gòu)與臂之間；其中所述的至少一個彈簧和所述的至少一個粘彈單元的諧振頻率都是經(jīng)過調(diào)整的，以便將近似于所述主結(jié)構(gòu)的所述固有振動頻率的振動頻率提供給所述減震裝置；并且借此在該主結(jié)構(gòu)發(fā)生動態(tài)響應時借助輔塊的運動抑制該動態(tài)響應。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述至少一個粘彈單元包括許多粘彈單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中每個粘彈單元都包括至少一個粘彈材料零件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中每個粘彈單元另外包括至少一個剛性零件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中至少一個粘彈材料零件是中心剛性零件與側(cè)向剛性零件之間的媒介物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述至少一個彈簧包括許多彈簧。
7.一種控制纜索動態(tài)響應的裝置，該纜索具有固有的振動頻率，所述減震裝置包括與所述纜索形狀相符的輔塊；許多適合所述輔塊的支撐零件，所述支撐零件附著于所述纜索并且配置在所述輔塊的對置面上；至少一個彈簧，其中所述彈簧將置于每個所述支撐零件和輔塊之間；至少一個粘彈單元，其中所述粘彈單元將置于每個所述支撐零件和輔塊之間；其中所述的至少一個彈簧和所述的至少一個粘彈單元的諧振頻率都經(jīng)過調(diào)整，以便將近似于所述纜索的所述固有頻率的振動頻率提供給所述減震裝置；并且借此在該纜索中發(fā)生動態(tài)響應時借助輔塊的運動抑制該動態(tài)響應。
全文摘要
一種抑制發(fā)生在主結(jié)構(gòu)(82)中的一維、二維或三維動態(tài)響應的裝置(80),該裝置包括:輔塊(90)、彈簧(92)和粘彈單元(96、98),其中彈簧(92)和粘彈單元(96、98)位于主結(jié)構(gòu)(82)和輔塊(90)之間。該裝置(80)可以包括容納輔塊(90)、彈簧(92)和粘彈單元(96、98)的外殼(88),此時彈簧(92)、粘彈單元(96、98)、或彈簧(92)和粘彈單元(96、98)兩者應當位于鋪塊(90)和外殼(88)之間。本發(fā)明還揭示了在主結(jié)構(gòu)(82)中抑制發(fā)生一維、二維或三維動態(tài)響應的方法。
文檔編號F16F1/387GK1231024SQ97198110
公開日1999年10月6日 申請日期1997年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月23日
發(fā)明者賴明來 申請人:明尼蘇達礦業(yè)和制造公司