【摘 要】
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涡激振动现象在工程中经常发生，当漩涡脱落频率与结构固有频率接近时，耦合系统便发生锁频效应，产生较大的振动幅值，这一固有特性在振动能量采集中得到广泛应用。然而，以往研究发现，在利用涡激振动俘能时，锁频范围较窄，这一定程度上限制了能量采集的效率。本文提出引入非线性磁铁力，以增大锁频区域，提高涡激振动俘能效率。实验中将一对具有相互排斥力的磁铁分别安装在上端圆柱底部和下端支架上，调节磁铁间的相互位置，包括
【机 构】
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华中科技大学土木工程与力学学院,武汉,430074
【出 处】
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第十六届全国非线性振动暨第十三届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议
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涡激振动现象在工程中经常发生，当漩涡脱落频率与结构固有频率接近时，耦合系统便发生锁频效应，产生较大的振动幅值，这一固有特性在振动能量采集中得到广泛应用。然而，以往研究发现，在利用涡激振动俘能时，锁频范围较窄，这一定程度上限制了能量采集的效率。本文提出引入非线性磁铁力，以增大锁频区域，提高涡激振动俘能效率。实验中将一对具有相互排斥力的磁铁分别安装在上端圆柱底部和下端支架上，调节磁铁间的相互位置，包括横向和竖向坐标，改变流速以及外接电阻。实验结果显示：磁铁间相对位置的改变影响了结构系统的固有频率和阻尼，进而改变了涡激振动的锁定区域和俘能性能。具体表现为：磁铁间距离减小，斥力增大，锁定区向风速增大方向移动，输出功率最高值增大。当两磁铁横向距离为0时，结构表现出双稳态特征，对比传统涡激振动俘能系统，锁定区范围增大187％，最大输出功率增大27％。同时，实验结果也表明，当磁铁间距离小于某值时，结构振动行为具有明显的软特性现象。对比传统涡激振动压电俘能系统，非线性磁铁力的引入可以有效增大涡激振动的锁定区域，提高其俘能效率。
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