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Análisis dinámico y optimización de un aislador de vibraciones combinado con retardo en el tiempo

Autores: Wang, Yaowei; Li, Xiangyu

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Análisis dinámico y optimización de un aislador de vibraciones combinado con retardo en el tiempo


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Control de vibraciones
Aislamiento de baja frecuencia
Aisladores de rigidez cuasi-nula
Control de retroalimentación con retardo de tiempo
Método de balance armónico
Algoritmo genético

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El control de vibraciones ha sido durante mucho tiempo una preocupación clave en ingeniería, siendo el aislamiento de vibraciones de baja frecuencia particularmente desafiante. Los aisladores lineales tradicionales tienen limitaciones en su capacidad para proporcionar una alta capacidad de carga y un aislamiento efectivo de baja frecuencia simultáneamente. En contraste, los aisladores de rigidez cuasi nula (QZS) ofrecen baja rigidez dinámica cerca del equilibrio mientras mantienen una alta rigidez estática, lo que permite un rendimiento de aislamiento superior en el rango de frecuencia baja y ultra baja. Este artículo propone un nuevo sistema de aislamiento de vibraciones que combina un absorbedor dinámico conectado a tierra con un aislador QZS, incorporando control de retroalimentación con retardo de tiempo para mejorar el rendimiento. Las ecuaciones dinámicas del sistema se derivan utilizando la segunda ley de Newton. El método de balance armónico combinado con la técnica de continuación de longitud de arco se emplea para obtener respuestas en estado estacionario bajo excitación de fuerza armónica. Se analiza la influencia de la ganancia de retroalimentación y el retardo de tiempo en la efectividad del aislamiento de vibraciones y el comportamiento dinámico, demostrando la capacidad de la retroalimentación con retardo de tiempo para modular las respuestas del sistema y suprimir picos de resonancia primaria. Para mejorar aún más el rendimiento, se utiliza un algoritmo genético para optimizar los parámetros de control bajo excitación de fuerza armónica. La transmitancia de fuerza se define como funciones de aptitud, y se examinan los efectos de los parámetros de control en estas métricas. Los resultados muestran que los parámetros optimizados de retroalimentación con retardo de tiempo reducen significativamente la fuerza transmitida, mejorando la eficiencia general de aislamiento. El sistema propuesto proporciona un enfoque prometedor para lograr un aislamiento de vibraciones de alto rendimiento en entornos de baja frecuencia.

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