约束阻尼结构阻尼效果的有限元预测方法研究

阻尼消振作为减振降噪方法在工程中应用很多,约束阻尼结构铺设阻尼材料后总阻尼因子的计算是一个很重要的问题,经典的含约束阻尼双层梁结构和三层梁结构的阻尼解析计算方法对复杂结构不适用,目前急需可靠实用的工程计算和设计方法。基于模态应变能给出复杂结构的阻尼有限元计算方法,同时基于统计能量分析原理提出一种宽带激励下总阻尼效果的评价公式,以及基于该评价公式的有限元优化设计方法。通过对双层阻尼梁结构和含约束面板的三层阻尼梁结构的阻尼解析计算和有限元计算法预报对比,验证有限元计算方法的正确性。依据阻尼效果评价公式对某约束阻尼平板的阻尼层和约束面板厚度进行优化设计,并通过谐波响应分析验证优化方法的正确性。基于ANSYS软件的分析方法可供工程中复杂结构阻尼设计参考。     

附加约束阻尼层的复合材料梁单元建模分析

复合材料空心圆截面梁是桁架和刚架结构中大量采用的常用构件，而实践证明约束阻尼层能有效改善复合材料空心圆截面梁的动力学特性，但传统的约束阻尼层结构有限元计算方法需要大量的单元，这给大型复杂结构的计算带来了巨大的困难。本文采用Timoshenko梁假定。建立了一类附加约束阻尼层复合材料空心圆截面梁弯曲的数学模型。应用Hamilton原理。采用三节点高次梁单元对构件进行离散化。建立了附加约束阻尼层复合材料空心圆截面梁的梁单元。同传统的锥壳单元相比，该方法极大地减少了计算时间。用实验验证了本文计算结果的正确性。同时也分析了约束层厚度对损耗因子的影响。     

非完全覆盖双层微梁谐振器热弹性阻尼建模

热弹性阻尼是决定微机械谐振器品质因子上限的关键参数之一。以往热弹性阻尼解析解只适用于完全覆盖多层微梁结构。由于制造工艺和实际功能需求，非完全覆盖双层梁为代表的复杂结构形式更普遍。基于傅里叶传热定律，推导出非完全覆盖双层微梁谐振器热弹性阻尼的解析解。同时利用数值方法和实验验证了该解析解的有效性。并分析了镀层厚度、长度和位置对热弹性阻尼的影响。     

圆形阻尼层合板的拓扑优化设计及其实验验证

以阻尼材料的用量为约束,以最大化结构损耗因子为目标,利用有限元方法实现了圆形阻尼层合板的拓扑优化设计。对优化前、后的圆形阻尼层合板进行振动实验,测试结果表明优化后结构的阻尼比是优化前结构的1.3倍。基于结构阻尼比和单位体积结构损耗因子均表示结构件标准化阻尼能力和单调变化相同的特性,以实测的结构阻尼比来表征单位体积结构损耗因子,验证了结构拓扑优化设计的有效性。即优化设计圆形阻尼层合板的构型能够有效地降低阻尼层的用量,提高阻尼层的利用率,增强结构的阻尼特性。     

自由阻尼层结构阻尼材料配置优化的拓扑敏度法

提出阻尼胞单元和阻尼拓扑敏度等概念，建立了基于阻尼拓扑敏度综合评价的阻尼材料拓扑优化准则，并用于自由阻尼层结构振动控制中阻尼材料的配置优化。建立待控结构阻尼材料布局的拓扑基结构，计算各单元的阻尼拓扑敏度。再建立考虑重量目标及结构频响峰值约束的阻尼材料配置拓扑优化模型。根据所提出的阻尼材料拓扑优化准则，求解上述配置优化问题，确定阈值和各单元拓扑值。并用若干典型结构算例，验证所提出方法的正确性，讨论了阻尼材料布局拓扑基结构的规模与优化效率的关系。     

多孔阻尼复合板优化研究

将约束层阻尼板中的阻尼层设计成具有周期方孔胞元的多孔阻尼结构,采用均匀化理论,计算多孔阻尼层的等效弹性张量。建立均匀化的约束层阻尼板有限元模型,计算多孔阻尼复合板的损耗因子。以多孔阻尼层等效剪切模量为设计变量,以结构模态损耗因子最大化为目标函数,对多孔阻尼复合板中的阻尼胞元进行尺寸优化。给出数值算例,并与商业有限元软件计算结果进行对比,结果表明：采用均匀化理论,对多孔阻尼复合板中的阻尼胞元尺寸进行优化是可行的,采用优化后等效剪切模量设计的阻尼胞元尺寸,不仅阻尼材料用量大为减少,减振效果也有所增强,该方法对约束阻尼结构的优化设计具有一定指导意义。     

基于应变能分析的附加阻尼结构设计评价和准则优化方法

基于附加阻尼结构的模态应变能分析方法,对模态损耗因子关于附加阻尼的灵敏度和附加阻尼材料的相对利用效率进行了分析,并推导了以模态损耗因子最大为设计目标的附加阻尼层材料厚度分布的优化设计准则。对此推广,又进一步对强迫振动条件下结构的损耗因子关于附加阻尼的灵敏度和附加阻尼材料的相对利用效率进行了分析。由此,建立了一种分别根据自由振动模态和强迫振动响应对附加阻尼结构设计进行分析评价的方法。基于附加阻尼层材料厚度分布的优化设计准则,还给出了一个附加阻尼结构的迭代优化设计方法。通过对一个车身地板附加阻尼结构的计算分析,验证了提出的分析评价和优化设计方法的有效性。     

圆柱壳体阻尼材料布局拓扑优化研究

采用渐进结构拓扑优化方法,以阻尼结构模态损耗因子最大化为目标,阻尼材料体积分数为约束条件,阻尼胞单元为设计变量,建立了圆柱壳体阻尼材料布局拓扑优化模型,对约束阻尼以及自由阻尼材料布局进行了拓扑优化。研究了阻尼结构模态损耗因子对阻尼胞单元位置的灵敏度,导出灵敏度计算表达式。根据渐进优化算法的优化准则,通过逐步删除利用率低的材料,使目标模态损耗因子达到最大化。给出了数值计算的例子,理论计算结果验证了拓扑优化设计方法的正确性和有效性     

双闭室复合材料薄壁梁的结构阻尼细观分析

研究双闭室复合材料薄壁梁的结构阻尼特性。基于单层混杂材料的细观力学阻尼计算方法和多胞模型,分别获得单层复合材料的等效阻尼特性和等效弹性特性;基于变分渐进法（VAM)和Hamilton原理,建立双闭室复合材料薄壁梁振动方程;采用Galerkin法对薄壁梁进行自由振动分析;在获得薄壁梁振动模态矢量的基础上,根据最大应变能理论,对薄壁梁的模态阻尼性能进行预测,并且将阻尼预测的结果与现有的有限元计算结果进行对比,验证了本文阻尼分析模型的有效性。进一步针对四种种构型双闭室复合材料薄壁箱形梁,进行阻尼计算,揭示了纤维铺层角和纤维含量的影响。     

约束层阻尼对飞机壁板隔声特性的影响

约束层阻尼是飞机舱壁结构减振降噪的常用材料。为快速预计敷贴约束层阻尼的飞机壁板的隔声特性,以声阻抗管条件下均匀板传声损失测试结果和有限元模型计算结果为依据,分析约束层阻尼的质量、阻尼损耗因子及约束层厚度对板传声损失的影响效果,进而在混响室-全消声室条件下测试有限尺寸飞机壁板模型敷贴约束层阻尼板的隔声量。验证了基于阻抗管中获得约束层阻尼参数与整体传声损失的关系可用于预计飞机壁板敷贴约束层阻尼后的隔声特性。     

影响约束阻尼结构阻尼性能的因素

采用自由梁振动法,研究阻尼层厚度、约束层材料及环境温度等三个变量,对约束阻尼结构阻尼性能的影响。结果表明：阻尼层厚度在1 mm～4 mm范围内,约束阻尼结构的阻尼性能随阻尼层厚度的增加而降低; 约束层材料分别为钢板、大理石板、砂浆板时,约束阻尼结构的阻尼性能不同;低温、高温环境均使约束阻尼结构阻尼值变小; 常温环境下,约束阻尼结构的阻尼值较大,复合损耗因子超过了0.154。     

复合阻尼结构及其阻尼性能

新近出现的几种复合阻尼结构表明,有限各类的阻尼材料,经过简单的物理组合,能满足各种各样的阻尼要求,这类复合阻尼结构正引起科技界的广泛关注。然而,作为一项新技术,它尚缺少相应的理论作指导,因此,对该技术进行研究是必要的和及时的。本文介绍了几种典型的复合阻尼结构,并用振动控制理论对其中的一些结构进行了分析。     

阻尼结构与高聚物阻尼材料

阻尼减振是以机械动力学和材料科学为基础的一门综合性技术，是解决振动和噪声的有效手段。近年来，我国阻尼减振技术的应用除在航空航天等尖端技术方面保持原有的优势外，在民用领域的应用仍不够广泛。为了进一步推动国内阻尼减振技术应用的发展，本文系统地对阻尼减振技术的基本概念、阻尼产生的机理及其数学描述、阻尼材料、阻尼结构设计及国外在这一领域的发展趋势进行了综合介绍与评述。     

约束阻尼结构对阻尼峰移动的影响

通过对ＳＡ－３Ｃ、Ｔ５４／６０型阻尼材料复合前后阻尼性能的测试及用数学优化法对测试数据进行计算机模拟处理，建立了拟合方程。讨论了约束阻尼结构、多层阻尼结构和不同阻尼材料对阻尼峰移动的影响。     

材料阻尼及阻尼合金的研究现状

介绍了材料的阻尼特性及其表征参数,综述了近年来在阻尼性能测试方法,阻尼合金及其阻尼机制等方面的研究现状,并指出了传统阻尼合金应用方面的存在的问题。     

显微组织对高阻尼钢板阻尼性能的影响

研究了显微组织对高阻尼钢板阻尼性能的影响。结果表明，马氏体相的析出，将恶化阻尼性能；碳化物对阻尼性能的影响取决于其颗粒尺寸。     

约束阻尼板结构模态实验及阻尼特性研究

约束阻尼结构可在较宽的频带范围内抑制结构的振动,已在机械和交通等领域广泛应用。本文采用多输入多输出（MIMO）的锤击法,对一种约束阻尼板进行模态实验,参数识别得到其固有频率、振型及模态阻尼。通过模态实验和有限元结果的相互对比,验证了模态测试结果的可靠性。在此基础上,对敷设粘弹性阻尼的悬臂板结构进行了阻尼特性的研究,讨论了材料参数和结构参数对模态阻尼的影响,为结构的减振降噪及优化设计提供依据。     

阻尼材料粘结面积对阻尼因子的影响研究

通过试验测试,研究了阻尼材料粘结面积对模态结构阻尼因子的影响,同时采用有限元软件对试验模型进行数值仿真.结果表明,利用试验测试数据完善的有限元模型,其数值计算结果和试验测试数据相吻合;选择粘结面积80％以上作为阻尼材料安装质量的工艺指标是合适的.     

约束阻尼板结构模态实验及阻尼特性研究

约束阻尼结构可在较宽的频带范围内抑制结构的振动,已在机械和交通等领域广泛应用。本文采用多输入多输出（MIMO）的锤击法,对一种约束阻尼板进行模态实验,参数识别得到其固有频率、振型及模态阻尼。通过模态实验和有限元结果的相互对比,验证了模态测试结果的可靠性。在此基础上,对敷设粘弹性阻尼的悬臂板结构进行了阻尼特性的研究,讨论了材料参数和结构参数对模态阻尼的影响,为结构的减振降噪及优化设计提供依据。     

不同位置条件下减震沟减震效应的数值模拟

文章通过采用ANSYS/LS-DYNA计算软件,建立了三种位置条件下减震沟的数值模型,计算分析了减震沟在不同位置条件下对其减震效应的影响规律。计算表明：当减震沟与保护目标较近时,减震效果较好;当减震沟与保护目标较远时,减震效果较差。