Nghiên cứu hệ thống cách ly rung quasi-zero stiffness tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

• Tác giả: Vo Ngoc Yen Phuong
• Người hướng dẫn: Assoc. Le Thanh Danh
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Mechanical Engineering
• Đề tài: Study On The Quasi-Zero Stiffness Vibration Isolation System
• Loại tài liệu: Doctoral Thesis
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

• ORIGINALITY STATEMENT
• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: INTRODUCTION
• 1.1. The necessity of vibration isolation
• 1.2. The aim of the research
• 1.3. The problems are needed solutions
• 1.4. Research scope and object
• 1.5. Contents of thesis
• 1.6. Organization of thesis
• 1.7. The obtained results
• 1.8. The scientific and application contribution of the thesis
• 1.9. SUMMARY OF CHAPTER 1
• 2. CHƯƠNG 2: LITERATURE REVIEWS
• 2.1. Models of proposed vibration isolation
• 2.2. Isolated model using Euler spring
• 2.3. Isolated model featuring quasi-zero stiffness characteristic
• 2.4. SUMMARY OF CHAPTER 2
• 3. CHƯƠNG 3: FUNDAMENTAL OF RELATIVE THEORIES
• 3.1. General structure of rubber bellow
• 3.2. Mathematical model of the compressed air
• 3.3. Frictional model of pneumatic cylinder and rubber material
• 3.3.1. Frictional model of pneumatic cylinder
• 3.3.2. Frictional model of rubber material
• 3.4. Viscoelastic model of the rubber material
• 3.5. Normal form method
• 3.6. Multi scale method
• 3.7. Runge-kutta method
• 3.8. Brief introduction of Genetic Algorithm
• 3.9. SUMMARY OF CHAPTER 3
• 4. CHƯƠNG 4: QUASI-ZERO STIFFNESS VIBRATION ISOLATOR USING A RUBBER AIR SPRINGS
• 4.1. Mechanical model of isolator
• 4.2. Restoring model of a rubber air spring
• 4.2.1. Compressed air force
• 4.3. Model identification and verification results
• 4.4. Static analysis of the isolator
• 4.5. Analysis of equilibrium position
• 4.6. Equation of vibration transmissibility
• 4.7. Effects of configurative parameters on vibration transmissibility curve
• 4.8. Influence of pressure ratio on the shape of the amplitude-frequency response curve
• 4.9. Influence of geometrical parameters on the resonant peak
• 4.10. Effects of damping on vibration transmissibility curve
• 4.11. Complex dynamic analysis
• 4.12. Frequency jump phenomenon
• 4.13. Dynamic response under random excitation
• 4.14. Design procedure for obtaining quasi-zero stiffness isolator
• 4.15. Experimental result and apparatus
• 4.16. SUMMARY OF CHAPTER 4
• 5. CHƯƠNG 5: QUASI-ZERO STIFFNESS VIBRATION ISOLATOR USING A PNEUMATIC CYLINDERS
• 5.1. Model of QSAVIM using a PC
• 5.2. Pneumatic cylinder with auxiliary chamber
• 5.3. Stiffness of the modified model
• 5.4. Stiffness analysis of the LBM and SCM
• 5.5. Stiffness analysis of the modified model
• 5.6. The analysis of equilibrium position
• 5.7. Frequency-amplitude relation
• 5.8. Stability of the steady state solution
• 5.9. Transmissibility for force excitation
• 5.10. Influence of parameters on the force transmitted curve
• 5.11. Complex dynamic analysis
• 5.12. SUMMARY OF CHAPTER 5
• 6. CHƯƠNG 6: CONCLUSIONS AND FUTURE WORKS
• Reference
• NOMENCLATURE
• LIST OF FIGURES

I. Tổng quan về hệ thống cách ly rung quasi zero stiffness

Hệ thống cách ly rung quasi-zero stiffness là một công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí. Nó được thiết kế để giảm thiểu tác động của rung động lên các thiết bị nhạy cảm. Mô hình này sử dụng các yếu tố như lò xo khí và cơ cấu cam để đạt được hiệu quả cách ly tối ưu. Nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của các thiết bị mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong công nghiệp.

1.1. Đặc điểm nổi bật của hệ thống cách ly rung

Hệ thống cách ly rung quasi-zero stiffness có khả năng điều chỉnh độ cứng linh hoạt. Điều này cho phép nó thích ứng với các điều kiện tải khác nhau, từ đó nâng cao hiệu quả cách ly. Các yếu tố như áp suất khí và hình dạng của các bộ phận cơ khí đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất của hệ thống.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng hệ thống cách ly rung

Việc áp dụng hệ thống cách ly rung quasi-zero stiffness mang lại nhiều lợi ích. Nó không chỉ giảm thiểu rung động mà còn kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Hệ thống này cũng giúp cải thiện độ chính xác trong các ứng dụng yêu cầu độ nhạy cao.

II. Thách thức trong việc phát triển hệ thống cách ly rung

Mặc dù hệ thống cách ly rung quasi-zero stiffness có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong quá trình phát triển. Các vấn đề như độ bền của vật liệu, khả năng điều chỉnh độ cứng và chi phí sản xuất là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Vấn đề về độ bền của vật liệu

Độ bền của các vật liệu sử dụng trong hệ thống cách ly rung là một yếu tố quan trọng. Các vật liệu như cao su và kim loại cần phải được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo khả năng chịu lực và độ bền trong thời gian dài.

2.2. Chi phí sản xuất và ứng dụng thực tiễn

Chi phí sản xuất hệ thống cách ly rung quasi-zero stiffness có thể cao hơn so với các hệ thống truyền thống. Điều này có thể hạn chế khả năng áp dụng trong một số lĩnh vực. Cần có các nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm chi phí.

III. Phương pháp nghiên cứu hệ thống cách ly rung hiệu quả

Nghiên cứu về hệ thống cách ly rung quasi-zero stiffness sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để đạt được kết quả tối ưu. Các phương pháp này bao gồm mô hình hóa toán học, thí nghiệm thực tế và phân tích động lực học.

3.1. Mô hình hóa toán học trong nghiên cứu

Mô hình hóa toán học giúp xác định các thông số quan trọng của hệ thống cách ly rung. Các phương trình động lực học được sử dụng để mô phỏng hành vi của hệ thống dưới các điều kiện khác nhau.

3.2. Thí nghiệm thực tế để xác minh mô hình

Thí nghiệm thực tế là bước quan trọng để xác minh tính chính xác của mô hình. Các thử nghiệm được thực hiện trên các mẫu vật để đo lường hiệu suất và độ ổn định của hệ thống cách ly rung.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống cách ly rung quasi zero stiffness

Hệ thống cách ly rung quasi-zero stiffness đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp chế tạo đến y tế. Các ứng dụng này cho thấy tính linh hoạt và hiệu quả của công nghệ này trong việc giảm thiểu rung động.

4.1. Ứng dụng trong ngành công nghiệp chế tạo

Trong ngành công nghiệp chế tạo, hệ thống cách ly rung giúp bảo vệ các máy móc và thiết bị khỏi các tác động rung động. Điều này không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn giảm thiểu hư hỏng thiết bị.

4.2. Ứng dụng trong lĩnh vực y tế

Trong lĩnh vực y tế, hệ thống cách ly rung quasi-zero stiffness được sử dụng để bảo vệ các thiết bị y tế nhạy cảm. Điều này đảm bảo rằng các thiết bị hoạt động chính xác và an toàn cho người sử dụng.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu hệ thống cách ly rung

Nghiên cứu về hệ thống cách ly rung quasi-zero stiffness đã mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến và ứng dụng mới, giúp nâng cao hiệu quả trong nhiều lĩnh vực.

5.1. Hướng phát triển trong nghiên cứu

Hướng phát triển trong nghiên cứu hệ thống cách ly rung sẽ tập trung vào việc cải tiến vật liệu và công nghệ sản xuất. Điều này sẽ giúp giảm chi phí và nâng cao hiệu suất của hệ thống.

5.2. Tương lai của ứng dụng công nghệ

Tương lai của ứng dụng công nghệ cách ly rung quasi-zero stiffness rất hứa hẹn. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp đến y tế.