Preface 前言

以航天航空器及舰船等为代表的重大装备是保障国防安全的重要基石。随着空间结构逐步向大型化与轻量化方向发展，导致固有频率低、模态密度大。在火箭发射产生的短时激励及在轨工作的长时间激励下，使低频振动响应突出、衰减速度慢、不易控制，导致故障易发生、服役可靠性差，严重制约了航天器性能提升。因此，航天结构面临的低频振动是航天器动力学设计中的“卡脖子”问题，亟须发展新型减隔振理论和方法，为航天器“高精、超稳与超静”可靠运行提供基础理论和技术支撑，相关成果可以扩展到航空、舰船、高端装备、仪器与机械工程等领域，对于机械动力学的学科完善和国民经济、社会发展具有重要的意义。

隔振是应用最为广泛且极为有效的一种减振方式，但其工作频带受限于支撑刚度和负载质量，较小刚度虽然可以获得较宽的隔振频带，但会导致位移响应过大，影响支撑能力，在重载支撑与低频隔振间存在“鱼和熊掌不可兼得”的矛盾。非线性隔振利用几何非线性构建等效负刚度，具有高静刚度、低动刚度的特性，可实现准零刚度隔振，降低共振频率，拓宽隔振带宽，提升隔振品质，解决了低频和重载之间的矛盾。早在1989年就有了准零刚度隔振这一思想，但直到2008年，才开始逐步成为隔振领域的研究热点。目前，低频非线性隔振主要基于准零刚度隔振技术展开，主要有“三弹簧”式、电磁式与仿生式。电磁结构具有非接触、响应时间快、作动力大、可控性好等优点，可用于设计准零刚度隔振系统。然而，现有研究基于磁悬浮式准零刚度结构存在大幅失稳等问题，离工程应用存在较大距离。

为了解决这些基础理论难题和挑战，本书作者所在课题组多年来致力于磁刚度隔振系统的设计、动力学分析与阻尼调控等方面研究，取得了一批原创性成果，有关理论、方法和规律性的认识形成了一个完整的体系。本书旨在通过对磁刚度非线性隔振系统性能综合探讨，引起研究人员对非线性隔振理论与技术的兴趣和重视；通过动力学设计与理论研究，促进磁刚度非线性隔振技术的发展，推动这项技术的基础研究和工程应用。

本书的撰写参考了作者多年来发表的科技论文，是作者多年科研工作的系统性总结。本书包括10章内容。第1章绪论介绍了非线性隔振技术，并从准零刚度隔振的实现方式与电磁分支电路阻尼技术两个层面介绍了其发展趋势和存在的问题。第2章介绍了非线性磁力模型及磁刚度分析理论基础。第3章设计了磁刚度非线性隔振系统，揭示了其低频隔振机理。第4章通过引入杠杆结构，介绍了一种磁刚度非线性隔振系统的调频方法。第5章针对磁刚度非线性隔振系统存在的不稳定动力学行为，通过电磁分支电路阻尼实现了隔振性能的调控。第6章通过磁结构的优化，对磁刚度非线性隔振系统的动力学进行了分析。第7章基于第6章发现的双稳态振动响应，建立了双稳态低频隔振理论，包括隔振特性分析、稳定性判定等。第8章研究了双稳态磁刚度隔振系统的抗冲击特性。第9章针对双稳态系统的复杂动力学行为，基于电磁分支电路阻尼实现了隔振性能调控，有效提升了隔振品质。第10章对低频非线性隔振技术进行了展望，包括仿生隔振技术、折纸隔振技术、仿生结构与折纸结构的磁刚度调节及非线性隔振系统的主动控制。

本书在撰写过程中得到了西安交通大学张希农教授、浙江理工大学李秦川教授、上海交通大学郑宜生博士、合肥工业大学董光旭副教授的大力支持。在这里，感谢我课题组的所有成员，他们为本书的撰写贡献了重要力量，尤其是马洪业博士、余宁博士、凌鹏博士、潘侠圭博士、苗伦伦硕士。

本书的研究和出版得到了国家自然科学基金项目（52175215）和浙江省“万人计划”青年拔尖人才项目的支持，在此致以深切的谢意。

虽然全体作者为本书的撰写工作付出了巨大的努力，但由于水平和时间有限，书中仍难免有不足之处，敬请各位读者批评指正。

严博

2022年10月