二层粘弹阻尼复合结构的优化设计

构造二节点八自由度有限元模型对二层粘弹弱约束阻尼复合结构的动力学特性进行了数值分析，其计算结果与实验结果基本一致．利用此有限元模型研究了各层阻尼材料的几何及物理参数对复合结构阻尼性能的影响．     

聚醚氨酯结构与阻尼性能的研究（Ⅱ）

在前文利用动态粘弹仪讨论聚醚氨酯结构与阻尼性能关系的基础上，进一步探讨了由聚醚氨酯作为阻尼层，高模量环氧复合材料作为约束层构成的约束阻尼结构的阻尼性能。结果表明，聚醚氨酯结构对约束阻尼结构的阻尼性能影响很大；其模量也影响材料与金属复合后的阻尼性能，而且复合后的损耗因子峰值温度（Ｔａ）往往较聚醚氨酯的玻璃化温度（Ｔｇ）高２０℃左右；适当的软硬段配比可获得在－２０℃～＋６０℃宽温域内性能优良的阻尼材料     

应用粘弹分析仪检测层压复合钢板的阻尼性能

介绍了应用粘弹分析仪检测约束型层压复合钢板阻尼性能的方法。分析表明，层压复合钢板的阻尼性能取决于约束层树脂材料本峰的阻尼性能，而且按一定规律随温度变化，在所用树脂材料的玻璃化转变温度附近，其阻尼因子ｔｇδ达到最大值。     

多层阻尼复合结构阻尼性能

制备了多层阻尼复合结构, 应用有限元方法对多层复合结构阻尼性能进行了理论研究。计算结果与实验结果基本一致。利用该有限元模型分析了各层阻尼材料的几何及物理参数对复合结构阻尼性能的影响。分析表明: 阻尼材料的厚度、损耗因子和弹性模量对阻尼复合结构阻尼性能有较大影响, 而阻尼材料的密度对阻尼复合结构阻尼性能的影响不明显。      

玻璃钢约束阻尼复合结构的阻尼特性

以玻璃纤维增强树脂作为约束层主要材料、丁腈橡胶为阻尼层、钢板为基板制备约束阻尼复合结构, 运用动态黏弹谱仪和悬臂梁共振法, 研究温度、约束层刚度和阻尼层结构对约束阻尼复合结构减振效果的影响。结果表明:自由阻尼复合板的最大阻尼范围落在阻尼层的玻璃化转变区;玻璃钢约束层能将复合结构的阻尼拓展至阻尼层的高弹态区域, 增加阻尼层厚度可以提高约束复合板的阻尼性能;提高孔隙率同样有利于约束复合板阻尼性能提升;铝板约束层提升作用尤为显著, 然而在海洋环境、干湿交替等强腐蚀场合中, 铝板极易腐蚀而丧失约束功能, 因此在这类特殊场合下耐腐蚀的玻璃钢具有优势。      

阻尼层合板中波传播性能研究

最近许多约束阻尼复合结构的研究中,阻尼层一般都选用粘弹性材料,由于粘弹性材料的刚度一般远小于约束层和基层的刚度,所以大部分研究都在计算和建模时,忽略粘弹材料的弯曲刚度,而不考虑阻尼层的外延和弯曲变形的影响。应用高阶理论研究了敷设具有一定刚度的蜂房型粘弹性材料的约束阻尼层合板结构动力学方程,探讨了复合层合板梁在振动情况时材料的弯曲刚度,剪切刚度对弯曲波在复合梁中传播的能量损耗影响,以及各层厚对层合板梁的阻尼性能的影响。     

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。     

弹性体阻尼材料的研究进展

弹性体阻尼材料具有独特的动态粘弹性行为,被广泛应用于减震、降噪等多个领域。在实际应用过程中,弹性体阻尼材料常面临有效阻尼温域窄、损耗因子较低的问题。拓宽有效阻尼温域、提高损耗因子是目前开发高性能弹性体阻尼材料的主要方向。从弹性体阻尼材料的阻尼机理出发,阐述了分子链形态与结构、温度及振动频率、弹性体组成体系对弹性体阻尼材料阻尼性能的影响。介绍了弹性体阻尼材料的改性方法及近几年来的最新研究进展。     

振动阻尼讲座：第二讲环境因素对阻尼材料性能的影响及其分析

通常,环境因素对阻尼材料性能产生重要影响,如对橡胶类粘弹阻尼材料来说,其刚度和损耗因子随频率、温度、动静载荷大小的不同将发生很大的变化。因此,为能有效合理地使用阻尼材材,掌握一些材料性能随环境因素变化的关系是必要。本讲座中,将以橡胶类粘弹阻尼材料对象,着重讨论一些对其性能产生重要影响的环境因素并给出典型的分析表述。这里应说明的是,之所以选择橡胶类粘弹阻尼材料为讨论对象,在于它应用的广泛性和有效性。     

阻尼复合圆柱壳体声振特性理论研究进展与现状

本文综述了６０年代以来具有粘弹阻尼层的复合圆柱壳体声振特性,阐述了不同阻尼处理的复合圆柱壳体振动与阻尼特性的研究,以及该类壳体在声特性方面的研究,为进一步开展这方面的工作提供参考。     

Structural dynamic modification using additive damping

In order to control dynamic response in structures and machines, modifications using additive viscoelastic damping materials are highlighted. The techniques described for analysis include analytical methods for structural elements, FEM and perturbation methods for reanalysis or structural dynamic modification for complex structures. Optimisation techniques used for damping effectiveness include multi-parameter optimisation techniques and a technique using dynamic sensitivity analysis and structural dynamic modification. These have been applied for optimum dynamic design of structures incorporating viscoelastic damping. Some current trends for vibration control are also discussed.     

Dynamic analysis and damping of composite structures embedded with viscoelastic layers

In recent years, it has been found that composites co-cured with viscoelastic materials can enhance the damping capacity of a composite structural system with little reduction in stiffness and strength. Because of the anisotropy of the constraining layers, the damping mechanism of co-cured composites is quite different from that of conventional structures with metal constraining layers. This paper presents an analysis of the dynamic properties of multiple damping layer, laminated composite beams with anisotropic stiffness layers, by means of the finite element-based modal strain energy method. ANSYS 4.4A finite element software has been used for this study. The variation of resonance frequencies and modal loss factors of various beam samples with temperature is studied. Some of these results are compared with the closed-form theoretical results of an earlier published work. For obtaining optimium dynamic properties, the effects of different parameters, such as layer orientation angle and compliant layering, are studied. Also, the effect of using a combination of different damping materials in the system for obtaining stable damping properties over a wide temperature range is studied.     

纳米SiO_2对混凝土材料阻尼性能的改良研究

利用自主开发的三点弯曲梁阻尼测试装置对不同掺量纳米SiO2混凝土的阻尼性能进行了测试,通过X射线衍射仪和扫描电镜研究了不同掺量纳米SiO2对混凝土微观结构的影响,并对其阻尼增强机理进行了初步探讨。结果表明纳米SiO2掺量为4%时混凝土材料的损耗因子最大,为素混凝土的2.41倍,综合考虑成本、流动性、强度和阻尼等因素确定纳米SiO2的最优掺量为3%;纳米SiO2掺入混凝土中后,与之发生二次水化反应,使得混凝土中六方板状Ca（OH）2晶粒数量减少;纳米SiO2对于混凝土的阻尼增强机理在于纳米SiO2的掺入使得混凝土材料的内接触面数量增多,在外力作用下使应力不均匀分布增加,从而提高了材料摩擦阻尼耗能的能力。     

黏弹性复合材料阻尼板的振动特性

为深入探索黏弹性复合材料阻尼板的振动特性,基于复合材料力学理论、一阶剪切变形理论、分段位移模型以及哈密尔顿原理,推导了黏弹性复合材料阻尼板结构复数形式的振动微分方程。采用纳维法得到满足位移边界条件的理论解,通过有限元建模仿真对理论解进行验证。基于验证过的理论模型,进一步从理论上探索了黏弹性复合材料阻尼板振动特性随结构参数的变化规律。     

Vibration and damping characteristics of beams with active constrained layer treatments under parametric variations

Hybrid damping designs with active piezoelectric materials and passive viscoelastic materials (VEMs) combine the advantages of both active and passive constrained layer damping (ACLD/PCLD) treatments.Researchers have established the standards for the extent and placement of the PCLD treatment for common structures. However for ACLD treatment, such detailed studies are not available. This study is aimed to examine, the effect of parametric variation of active constrained layer on the vibration control of the beams treated with optimally placed active or passive constrained layer damping patches. Finite element model is developed to model the open-loop and close-loop dynamics of active/passive constrained layer damping treated beam. The placement strategies of ACLD patches are devised using the modal strain energy (MSE) approach. Extensive experimentation studies are conducted by making twenty one separate samples of ACLD/PCLD treated beams with variations in viscoelastic material layer thickness, ACLD/PCLD patch coverage and location of the patch. Effects of key parameters, such as control gain, viscoelastic material thickness, coverage and location variation of ACLD patch on the system loss factor have been investigated. The careful analysis of results from partially covered ACLD treated beam suggests that the maximum damping of the first mode can be achieved by attaching the ACLD patch only up to 50% coverage. It also reveals that with proper choice of the control voltage and thickness, the effective loss factor can be almost doubled. The present study suggests the potential use of parametric studies that establish some guide lines for the extent and placement of the ACLD patches on the cantilevered beam.     

嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能

使用正交实验法, 研制出满足嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构制作工艺要求的黏弹性材料组分, 提出使用刷涂工艺代替压片工艺制备黏弹性材料薄膜, 并对两种工艺制备的碳纤维/双马来酰亚胺(T300/QY8911)复合材料试件进行层间剪切测试, 获得了薄膜厚度与层间最大剪切应力的变化关系, 实验数据表明: 刷涂工艺能提高嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能10%以上, 而且阻尼层越薄, 提高幅度越大; 失效表面证明: 刷涂工艺所制得试件能在阻尼薄膜与复合材料界面间形成互穿网络结构。     

高阻尼黏弹性阻尼器性能与力学模型研究

对2个高阻尼黏弹性阻尼器进行不同应变幅值、加载频率下的力学性能试验和疲劳性能试验,研究试件在不同工况下的最大剪应力、存储剪切模量、损耗剪切模量和等效黏滞阻尼比等力学性能及其变化规律,提出五单元模型模拟黏弹性阻尼器的滞回性能。研究结果表明：黏弹性阻尼器滞回曲线饱满、稳定,具有较高的等效黏滞阻尼比,表现出良好的变形性能和耗能能力;黏弹性阻尼器力学性能与应变幅值的相关性明显,与加载频率相关性较小,抗疲劳性能较好;五单元模型模拟的滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好。     

材料阻尼模型综述

介绍了目前主要的几种材料阻尼模型,重点介绍了粘弹性材料阻尼模型.综述了各种模型的特点,适用范围.     

基于Layerwise理论的共固化粘弹阻尼复合材料动特性分析

共固化粘弹性复合材料兼具结构承载和阻尼减振功能。针对传统的混合单元法在应用于粘弹性夹层复合材料结构阻尼性能分析时存在着前处理困难、计算规模大、精度低以及难以考虑正交各向异性铺层自身损耗能力的缺点,推导了一种基于Layerwise离散层理论的四节点四边形复合材料层合板单元,并利用直接复特征值解法建立了共固化粘弹性复合材料结构的阻尼性能分析方法。将该方法应用于不同的阻尼结构,分析结果与文献中已公开结果和混合单元法的计算结果进行了对比验证。结果表明,基于离散层理论的层合板单元具有计算精度高、前处理建模简单和计算规模小的优点,可有效应用于复杂共固化粘弹性复合材料结构的阻尼性能分析和设计。     

基于弹性-黏弹性对应原理的复合材料层合板模态阻尼预测:理论及其有限元实现

提出一种利用通用有限元软件求解复合材料结构模态阻尼的有限元方法。该方法基于扩展弹性-黏弹性对应原理,定义出具有频率依存性的黏弹性复合材料复刚度矩阵,并借助ABAQUS提供的二次开发接口UMAT将其编入求解器中,结合复特征值法求解任意铺层层合板的模态阻尼。与已有的理论方法相比,本模型的计算结果更为接近实验数据。从而验证了本文提出的数值分析方法的有效性和精确性,为利用ABAQUS软件分析各向异性材料阻尼提供了一条有效途径。