整星隔振平台的阻尼非线性对隔振性能影响的物理机理

张业伟， 方 勃， 李 松， 唐 冶， 王 龙

（哈尔滨工业大学 航天学院，哈尔滨 150001）

粘弹性阻尼隔振减振技术已广泛的应用在航空航天，汽车等领域的振动控制中，成为航空航天，汽车工程中不可缺少的关键技术。粘弹性阻尼器的隔振主要是利用粘弹性材料的剪切流动耗散能量特性来减小被隔振设备的振动［1－4］。

粘弹性阻尼材料的力学性能介于粘性和弹性之间，其本构关系复杂，建模困难，在大应变条件下表现出刚度非线性和阻尼非线性［5－7］。随着非线性振动理论和粘弹性理论的发展，分数导数本构关系能在较宽的频带内描述材料的力学行为等优点，逐渐的应用到描述粘弹性材料的本构关系，陈立群［8］利用分数导数粘弹性本构关系对弹簧－质量系统的简谐受迫振动进行了研究；闫启方［9］通过分数导数理论对阻尼隔振系统进行了研究。对于刚度和阻尼非线性模型有多种［10］，但国内外学者对于粘弹性阻尼材料的非线性研究多采用三次多项式函数和分数导数阶算子进行研究［11－13］。

本文结合实验现象，通过变形的立方多项式函数表示粘弹性阻尼器系统的刚度非线性，分数导数阶算子来描述隔振系统的粘弹性阻尼器阻尼特性，建立了整星隔振系统的非线性动力学模型，应用谐波平衡法得出从隔振器底端到卫星底端的振动传递率，利用简化等效动力学模型从物理机理上解释了实验现象，保证了航天器在发射过程中的安全性和可靠性。……