مجله علمی صوت و ارتعاش

مجله علمی صوت و ارتعاش

طراحی و مدل‌سازی جداساز ارتعاش با سختی شبه‌صفر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی اصفهان
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
چکیده
ارتعاشات مکانیکی ناخواسته در فرکانس‌های پایین، به‌ویژه در سامانه‌های حساس و دارای محدودیت فضا، یکی از چالش‌های مهم در مهندسی ارتعاشات است. در این پژوهش، یک جداساز ارتعاش با رفتار سختی شبه‌صفر طراحی و تحلیل شده است. سلول واحد پیشنهادی از ترکیب یک المان با سختی مثبت مبتنی بر هندسه چشمی و تیرهای دارای انحنای اولیه به‌عنوان مولد رفتار سختی منفی تشکیل شده است. این پیکربندی یکپارچه، برخلاف بسیاری از ساختارهای چندجزئی متداول، با هدف کاهش فضای موردنیاز برای نصب طراحی شده و امکان تنظیم پاسخ مکانیکی از طریق تغییر پارامترهای هندسی را فراهم می‌کند. تحلیل استاتیکی غیرخطی در نرم‌افزار کامسول نشان می‌دهد که این ترکیب هندسی، ناحیه‌ای با سختی مؤثر نزدیک به صفر را در مجاورت نقطه تعادل ایجاد می‌کند. همچنین بررسی پاسخ دینامیکی سیستم به کمک شبیه‌سازی عددی حاکی از کاهش قابل‌توجه انتقال ارتعاش در محدوده فرکانس‌های پایین است. نتایج عددی نشان می‌دهد که ساختار پیشنهادی، ضمن حفظ پایداری استاتیکی، قابلیت تنظیم‌پذیری عملکرد جداسازی از طریق تغییر متغیرهای هندسی را دارد و می‌تواند به‌عنوان گزینه‌ای مناسب برای کاربردهای دارای محدودیت فضا مورداستفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Design and Modeling of a Quasi-Zero Stiffness Vibration Isolator

نویسندگان English

Mahdi Gholami 1
Reza Tikani 2
1 Isfahan University of Technology
2 Faculty of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده English

Unwanted mechanical vibrations at low frequencies, particularly in sensitive systems with space constraints, constitute one of the major challenges in vibration engineering. In this study, a vibration isolator exhibiting quasi-zero-stiffness (QZS) behavior is designed and analyzed. The proposed unit cell consists of a positive-stiffness element based on an eye-shaped geometry combined with initially curved beams acting as negative-stiffness elements. Unlike many conventional multi-component configurations, this integrated design is developed to reduce the required installation space while enabling adjustment of the mechanical response through variations in geometric parameters. Nonlinear static analysis performed in COMSOL shows that this geometric combination creates a region of near-zero effective stiffness in the vicinity of the equilibrium point. Furthermore, numerical investigation of the system’s dynamic response indicates a significant reduction in vibration transmission within the low-frequency range. The numerical results demonstrate that the proposed structure, while maintaining static stability, provides tunable isolation performance through variations in geometric parameters and can therefore be considered a suitable option for applications with limited installation space.

کلیدواژه‌ها English

Vibration Isolator
Quasi-Zero Stiffness
Mechanical Metamaterial
Nonlinear Analysis
Low-Frequency Isolation