第2章 非线性磁力模型及磁刚度分析理论基础

2.1 引言

重大装备在复杂动力学环境下的振动响应突出，影响其性能提升，隔振是应用最为广泛的一种减振手段。自2008年Ibrahim[2]系统总结非线性准零刚度隔振技术以来，相应的隔振系统设计、理论建模与及试验得到了广泛而深入的研究。其中，最经典的“三弹簧”式准零刚度隔振器采用几何非线性实现了等效负刚度和非线性刚度[3]，负刚度与线性弹簧并联可使系统的等效线性刚度趋于零，而非线性刚度保证了系统的静支撑能力，这样隔振系统的隔振频带得到了扩展，可实现超低频或近零域隔振。

永磁体间的吸力或斥力是一种强非线性力，具有作动力大、响应速度快、非接触、成本低及寿命长等诸多优点，适用于大、小型结构隔振系统的设计[4]。磁刚度非线性隔振系统的隔振性能在很大程度上取决于永磁结构的设计，以获取磁负刚度及低频率等隔振参数。因此，掌握磁结构的非线性磁力模型及磁刚度分析理论，是发展高性能磁刚度非线性隔振技术的基础。

本章主要介绍磁刚度非线性隔振器设计过程中首先涉及的非线性磁力模型及磁刚度分析理论基础，首先简要介绍了永磁材料，并给出了单个环形永磁体外任意一点的磁感应强度计算。其次，建立了一对同极正对的环形永磁体间及任意位置的一对环形永磁体间非线性磁力模型。然后，建立了磁刚度的分析方法。最后，结合永磁体的结构特征，分别介绍了几种典型的非线性磁结构。