[00339779]刚度阻尼增效高精度控制关键技术及应用研究

成果简介：

长期以来，我国在航空航天、海洋船舶、大科学装置等前沿尖端工程装备领域高精度振动控制技术受国外封锁，基于现有工程材料和采用常规“串联”方式实施的柔性减振装置无法满足新研型号产品的技战术指标，严重制约了我国重大工程关键技术的进一步发展。

本项目开展刚度阻尼增效高精度控制关键技术及应用研究，提出高刚度高阻尼结构设计方法，突破刚度精确调控和阻尼显著放大的关键技术，研制了以高刚度高阻尼航天器级间适配装置、星上微振动变刚度高阻尼隔振装置、变刚度金属阻尼装置等为代表的多类减隔振装置，填补了国内该领域的技术空白。标志着我国已掌握刚度阻尼增效高精度控制关键技术及其核心知识产权，项目成果先后在北京空间飞行器总体设计部、中国科学院微小卫星创新研究院、中国工程物理研究院、中国科学院高能物理研究所等单位的型号研制中得到应用，有力支撑我国多领域重大工程的建设和顺利发展。

推广应用情况：

（1）某高分遥感卫星控制力矩陀螺大承载变刚度隔振器，应用单位：中国航天科技集团；

（2）某大科学装置金属变摩擦阻尼器，应用单位：中国工程物理研究院；

（3）某型潜艇箱装体模块隔振器，应用单位：中国船舶集团；

（4）中高轨量子通信卫星高阻尼隔振器，应用单位：中国科学院；

（5）中远程火箭舱间高阻尼隔振器，应用单位：中国航天科工集团

技术优势：

1. 方法创新：提出高刚度高阻尼结构设计方法。

利用结构临界状态的非线性特征，提出高刚度高阻尼结构设计方法，实现系统刚度精确调控和阻尼显著放大的特性，解决了基于现有工程材料结构刚度与阻尼特性不可兼得的“瓶颈”问题。

2. 技术创新：突破刚度精准调控和阻尼显著放大的核心技术基于刚度阻尼增效机理，利用结构几何非线性特征，基于临界状态非线性特征与系统承载能力和变形特征的耦合关系及多物理场耦合分析，开发承载方向高刚度、非承载方向位移放大的剪切阻尼元件，实现高稳定、高可靠、精确控制的系统刚度和阻尼特征，突破现有活塞式阻尼技术重量体积偏大以及输出阻尼受限等问题。

3. 先进装置：具备完全自主知识产权的系列高精度减隔振装置基于基础理论创新和技术创新，面向重大工程需求，研发了多种类具备完全自主知识产权的高精度减隔振装置，已应用于航空航天、海洋船舶、大科学装置等领域，显著提升了型号产品的技战术指标和工作性能。

性能指标：

1. 利用结构临界状态的非线性特征，基于刚度阻尼增效机理，构建刚度与几何非线性理论模型，形成高刚度高阻尼结构设计方法；

2. 基于临界状态非线性特征与系统承载能力和变形特征的耦合关系，利用高刚度高阻尼结构设计方法，开发一体化粘性阻尼结构，实现高稳定、高可靠、精确可控的系统刚度和阻尼特征；

3. 研制高刚度高阻尼减/隔振装置可保证平台系统阻尼比不小于 40%、微振动衰减率达不小于 90%和刚度大幅提升。

市场分析：

可推广应用于航空航天、海洋船舶、大科学装置、石油化工、生物医药、轨道交通和高端家电等高精度高性能装备领域。

经济效益分析：

该项技术适用领域广泛，随着国家制造业的转型升级，具备良好的市场前景和推广价值。

成果亮点：

1. 具有自主知识产权，研究成果已授权国家发明专利 20 项，实用新型专利4 项，申请 3 项;

2. 成果来源：《国家中长期科学与发展规划纲要（2006-2020 年）》高分辨率对地观测系统重大科技专项、国家安全重大基础研究项目“航天器***机理及抑制方法研究”（项目编号61**35）、中国科学院战略性先导科技专项课题“超稳超静量子卫星平台技术”（项目编号XDA15020401）、国家自然科学基金青年基金项目“基于靶能量传递的非线性动量轮吸振器研究”（项目编号：51405014）、装备预研重点实验室基金“高刚度低传递减振结构设计研究”（项目编号：614220402011704）等。

3. 技术先进性：“刚度阻尼增效高精度减振控制关键技术及应用”经中国高科技产业化研究会评价为国际先进（评价号：中高科评字 [2021] 第 KJ006 号）。