准零刚度隔振设计方法研究进展
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作者单位:

1.上海交通大学机械与动力工程学院 上海,200240;2.香港理工大学工程学院 香港,999077

作者简介:

张文明,男,1978年5月生,博士、教授、博士生导师。国家青年科学基金项目A类获得者,科技部中青年科技创新领军人才,万人计划中组部青年拔尖人才,上海市青年优秀学术带头人。主要研究方向为航天装备、智能系统动力学与振动控制等。主持国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金重点项目、国家“两机”专项等项目20余项。在《Nature Communications》、《Science Advances》、《Physical Review Letters》、《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》及《Journal of Sound and Vibration》等期刊发表论文200余篇,SCI他引8000余次。授权国家发明专利50余项、软件著作版权9项,出版学术专著4部。获国家教学成果一等奖、教育部自然科学一等奖。兼任中国力学学会常务理事、中国振动工程学会常务理事,《力学季刊》、《Science China-Physics Mechanics & Astronomy》等国内外期刊副主编和编委。 E-mail: wenmingz@sjtu.edu.cn

通讯作者:

卢佳佳,男,1996年8月生,博士。主要研究方向为准零刚度隔振、隔振与驱动一体化等。E-mail: jiajiaturbo.lu@polyu.edu.hk

中图分类号:

TB535

基金项目:

国家自然科学基金创新研究群体科学基金资助项目(12121002);国家自然科学基金青年科学基金C类资助项目 (12302020)


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    摘要:

    准零刚度(quasi-zero stiffness,简称QZS)隔振通过引入刚度非线性,有效解决了传统线性隔振在承载能力与隔振带宽之间的固有矛盾,展现出优异的低频隔振性能。如何设计力学结构,使隔振器力-位移曲线同时具备高静刚度与低动刚度特征,是实现准零刚度隔振的核心问题。围绕准零刚度隔振设计方法,首先,阐述了准零刚度隔振的基本原理,并根据刚度非线性化的实现途径,将传统设计方法归纳为几何运动非线性法、几何变形非线性法、磁非线性法以及应力-应变非线性法;其次,介绍了基于非线性正刚度结构的新兴准零刚度设计方法,包括渐硬型与渐软型非线性正刚度结构,并与传统方法进行了对比分析,讨论了二者在静力学与动力学行为上的差异;最后,从负刚度结构设计、准零刚度特性调控以及应用场景等方面进行了总结与展望,全面梳理了准零刚度隔振设计方法的最新研究进展,为未来的发展方向提供参考。

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  • 收稿日期:2025-09-04
  • 最后修改日期:2025-09-22
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  • 在线发布日期: 2025-10-24
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