Investigations on a vertical isolation system with quasi-zero stiffness property

Ying Zhou; Peng Chen

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자료유형: 학술저널

저자정보: Ying Zhou (Tongji University) Peng Chen (Tongji University)

저널정보: 국제구조공학회 Smart Structures and Systems, An International Journal Smart Structures and Systems, An International Journal Vol.25 No.5

발행연도: 2020.1

수록면: 543 - 557 (15page)

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This paper presents a series of experimental and numerical investigations on a vertical isolation system with quasi-zero stiffness (QZS) property. The isolation system comprises a linear helical spring and disk spring. The disk spring is designed to provide variable stiffness to the system. Orthogonal static tests with different design parameters are conducted to verify the mathematical and mechanical models of the isolation system. The deviations between theoretical and test results influenced by the design parameters are summarized. Then, the dynamic tests for the systems with different under-load degrees are performed, including the fast sweeping tests, harmonic excitation tests, and half-sine impact tests. The displacement transmissibility, vibration reduction rate, and free vibration response are calculated. Based on the test results, the variation of the transmission rule is evaluated and the damping magnitudes and types are identified. In addition, the relevant numerical time history responses are calculated considering the nonlinear behavior of the system. The results indicate that the QZS isolation system has a satisfactory isolation effect, while a higher damping level can potentially promote the isolation performance in the low-frequency range. It is also proved that the numerical calculation method accurately predicts the transmission character of the isolation system.

#quasi-zero stiffness #static test #dynamic test #transfer function

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Alabuzhev, P. / 1989 / Vibration Protecting and Measuring Systems with Quasi-zero Stiffness / Taylor & Francis Group

David G. Blair / 1994 / Performance of an ultra low-frequency folded pendulum / Physics Letters A 193(3):223~226

Budiansky, B. / 1974 / Theory of Buckling and Post-bucking Behavior of Elastic Structures / Elsevier

A. Carrella / 2009 / On the force transmissibility of a vibration isolator with quasi-zero-stiffness / Journal of Sound and Vibration 322(4-5):707~717

Lin Chen / 2015 / Cable with discrete negative stiffness device and viscous damper: passive realization and general characteristics / Smart Structures and Systems, An International Journal 15(3):627~643

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Ying Zhou

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