包覆不同开孔阻尼结构的管道减振仿真分析

利用ANSYS软件,采用模态应变能法,通过APDL语言编程,近似计算粘弹性复合管道结构的动力问题,应用MTLAB软件对ANSYS计算结果的比较,得出一些关于不同开孔方式对管道阻尼结构减振效果的对比结果,为实际工程类似管道结构设计提供一些借鉴。     

风荷载作用下复刚度阻尼TMD减振结构优化设计

利用复刚度阻尼进行减振的优化设计理论亟需发展。建立具有复刚度阻尼特征的调频质量阻尼器(TMD)减振结构的动力学方程,并基于定点理论提出了采用复刚度阻尼的TMD结构最优频率比和最优阻尼比确定方法。对具有复刚度阻尼特征的TMD减振结构在简谐激励和平稳随机激励下的稳态响应进行了分析。以主结构位移振幅最小为优化条件,推导TMD的阻尼和频率最优参数的理论公式。结果表明复刚度阻尼TMD的整体减振效果接近于黏滞阻尼减振结构,在相同质量比和一定频率范围内,复刚度阻尼比黏滞阻尼可能具有更好的减振效果。对Davenport风速谱下复刚度阻尼TMD减振结构的随机响应进行分析,结果表明TMD的减振效果要弱于白噪声作用下的结果,复刚度阻尼TMD减振效果稍逊于黏滞阻尼的情况,但二者结果较接近。在应用TMD减振技术时,采用复刚度阻尼是一种有益的选择方案。     

抑制斜拉桥施工阶段风致振动的水阻尼器可行性研究

相对于成桥状态,斜拉桥最大双悬臂施工阶段的刚度低、阻尼小,更容易产生风致振动。建议了一种安装拆卸方便、成本较低的水阻尼器,并进行了CFD仿真分析和减振试验,以验证其抑制斜拉桥施工期风致振动的有效性。结果表明:1水阻尼器能显著增大阻尼系数,减轻结构振动;2过小的开孔率不能有效利用水阻尼器内部流体的黏滞作用来耗能,而过大的开孔率则使得水阻尼器上下游两个表面压力差减小严重;3在靠近水阻尼器两侧位置开孔,会使得外部绕流的旋涡在其两侧脱落;而靠近中心位置的开孔则可以使大漩涡在其下游面上脱落,有利于增大阻力系数;4侧孔对系统阻尼的影响将会随水阻尼器上下游两面开孔的不同而改变,过大或过小的侧面开孔都会显著降低阻尼系数;5水阻尼器体积的增大会降低减振效果,同时还应合理设计水阻尼器的最优的孔隙率,以达到最佳减振效果。综上所述,水阻尼器能有效抑制结构振动,且成本低廉、施工方便,特别适用于某些只需在施工期进行短期风振控制的桥梁。     

约束层阻尼结构降噪性能的测试分析

约束层阻尼作为表面阻尼的一种方式,通常用于解决金属板状结构的振动和噪声问题。目前,通常采用阻尼材料的损耗因子、储能模量来评估材料的减振性能,但是这种方法不能直接有效地评估阻尼材料在实际应用中的所获得的减振降噪的效果。采用正弦扫描和类白噪声随机振动激励激振简支梁的方法,通过分析响应数据来表征约束层阻尼的减振降噪效果。     

含减振子结构的巨型框架结构减震分析

为了改善巨型框架结构体系的抗震性能,提出一种新型的结构体系-含减振子结构巨型框架结构。设计了一典型钢筋混凝土巨型框架结构,将一子框架转变为减振子结构形成含减振子结构的巨型框架结构,采用有限元软件针对该普通巨型框架结构及其减振结构建立了有限元模型并进行了地震弹性反应对比分析,研究了减振子结构和整体结构频率比以及隔震支座阻尼对减震效果的影响。研究结果表明:减振子结构具有显著的减震效果,对频率比有较好的鲁棒性;随着隔震支座阻尼系数增大减震效果逐渐增大,当其大于0.4后,减震效果增加不明显。这为进一步研究该结构体系的奠定了基础,也为该结构的实际工程应用提供了参考。     

索膜结构风致流固耦合气动阻尼效应研究

根据三角形重心坐标系原理提出了基于松耦合计算的流固耦合网格协调插值新方法,提高了流固耦合的计算效率;为解决由于柔性结构加速度过大而导致的求解不稳定问题,通过在1个时间步上进行流体及结构间反复交替求解来得到稳定的时程解。应用上述方法对一柔性平屋盖结构进行风振响应的数值模拟计算,通过与风洞试验的对比验证了计算结果的可靠性,并较全面地再现结构在风作用下的实际行为。在此基础上,联合采用经验模态分解法(EMD),随机减量法(RDT)和希尔伯特变换法(HT)从结构的动力响应时程数据中提取到了结构的气动阻尼特性信息。分析结果表明,气动阻尼在柔性结构的风振响应中作用不容忽视,主要表现为:四周封闭建筑的阻尼比远小于迎风面开孔建筑的阻尼比,且四周封闭状态下气动阻尼随风速变化小,其对总阻尼的影响较小;而迎风面开孔状态下气动阻尼较大且随风速的增大而增大。因此,对于柔性且阻尼较小的结构,特别对于开孔结构,气动阻尼的影响不可忽略。     

人行桥阻尼索减振研究EI北大核心CSCD

随着人行桥跨度不断增加,其固有频率受行人质量的影响增大,为提高人行桥的宽频减振效果,提出了一种由阻尼器、复位弹簧并联后再与拉索串联而成的阻尼索减振方法。首先,以简支梁模拟人行桥,建立了阻尼索-人行桥弯曲振动方程,采用解析法获得了阻尼索为人行桥提供的附加阻尼比计算公式。然后,通过模型试验分析了桥梁频率、阻尼器黏性系数等参数变化时阻尼索为桥梁提供的附加阻尼比变化规律。研究结果表明,阻尼索可为人行桥提供非常大的附加阻尼比,附加阻尼比理论计算公式与试验结果吻合。最后,基于附加阻尼比理论计算公式,对阻尼索减振性能进行了参数影响分析。     

耗能减振结构的抗震分析与设计方法

基于国内外耗能减振装置的性能试验和耗能减振结构的计算研究并结合我国正在修订的建筑结构抗震规范,讨论了耗能减振结构抗震设计的统一方法。提出了速度相关型线性耗能器和滞变型耗能器等效阻尼和刚度的计算方法,通过大量的计算和比较,研究了耗能减振结构非正交阻尼阵强行解耦的精度和实际应用的可行性;提出了在结构地震反应分析的振型分解反应谱法中耗能器可统一归结为结构附加振型阻尼比的方法;并采用文中提出的耗能减振结构弹性和弹塑性地震反应分析方法,将耗能减振结构的抗震设计转化为普通结构的抗震设计。     

扩变约束阻尼复合结构设计与试验研究

在典型的约束阻尼结构中引入大厚度高剪切模量扩变层可提高减振效果,且一定范围内扩变层厚度越大,结构中的阻尼层振动过程中的剪切变形越大,减振效果越好。但厚度超过一定限度后,大厚度高剪切模量扩变层的引入又会影响约束阻尼结构整体弯曲变形,从而对减振产生不利影响。在本研究中,采用一种高剪切模量的硬质材料作为约束阻尼结构的扩变层,通过对扩变层开槽(镂空设计),可在较大厚度、较大剪切模量的设计下保证整体结构的弯曲变形,实现了较好的减振性能设计。设计了6种不同约束阻尼复合结构,以10 mm厚钢板为减振对象,采用模态应变能仿真计算法对敷设6种不同约束阻尼复合结构构件分别进行了模态和振动频响特性分析,并制备了相应的300 mm×300 mm规格小样,完成了减振试验验证。     

高阻尼复合波纹管应用研究

本文主要对PUE-8、H-116、H-117三种阻尼材料的阻尼性能进行了研究,在结构设计和工艺研究的基础上,把三种阻尼材料以内涂、外涂、阻尼套、夹层等四种不同形式与金属波纹管复合,制成高阻尼复合波纹管。制成的复合波纹管耐水压有所提高,可达4.0MPa。通过流体管道减振模拟试验,振动插入损失提高1.2～15.7dB,具有明显的减振效果。比较分析几种复合结构的综合性能,认为夹层结构的高阻尼波纹管性能最佳。     

穿孔式双浮体装置水动力及波能转换特性研究

为进一步解决波能转换装置向深水环境推进过程中存在能量转换效率问题,在现有双浮体点吸式波能装置基础上考虑穿孔阻尼板,提出新的穿孔双浮体带支撑立柱的结构形式。基于线性微幅波假设,通过特征函数展开和边界匹配的势流半解析方法,并结合多自由度振动理论,探索穿孔阻尼板对获能系统水动力、运动响应及俘获宽度比的影响。计算结果表明,阻尼板开孔会降低浮子及阻尼板自身受到的波浪激励力,浮子、阻尼板以及它们之间的耦合辐射作用力会随着阻尼板开孔半径增大而减小;阻尼板的开孔半径增大能有助于浮子与阻尼板的相对响应振幅;阻尼板会使系统出现两个耦合共振频率,在较小共振频率处的最优俘获宽度比均随着阻尼板开孔半径的增加先增大后减小。研究结果可为深水波浪能利用的工程应用提供理论基础,为后续振荡浮子波浪能发电装置优化提供依据。     

索-梁组合结构非线性时滞减振研究

采用时滞减振技术对索-梁组合结构进行了振动控制分析。通过Hamilton原理建立了索-梁组合结构的运动控制方程,引入时滞减振技术,应用多尺度摄动方法得到了主共振和1/3亚谐波共振的解的近似表达式。结果表明,时滞减振技术的两个主要参数时滞和控制增益能有效调节阻尼和频率。通过调节控制增益和时滞值,可增大阻尼比,避免共振域,从而对索-梁组合结构实现减振。     

随机激励作用下硬涂层薄板振动有限元分析及减振预估

硬涂层减振是一项新兴的阻尼减振技术,硬涂层复合结构在随机激励载荷作用下的振动特性建模与分析方法还未开展研究。将有限元建模方法和虚拟激励法(pseudo excitation method, PEM)相结合,实现了随机激励作用下硬涂层悬臂薄板结构振动建模及减振性能预估。首先,基于等效单层法创建了双面涂敷硬涂层的薄板结构振动特性有限元模型,得到了基础激励作用下包含涂层材料阻尼和剩余等效黏性阻尼的复合板结构的运动方程。接着,利用虚拟激励法,将平稳随机激励载荷谱转化为简谐激励,得到了硬涂层薄板结构在随机激励作用下的响应功率谱密度的求解方法。最后,以双面涂敷NiCrAl硬涂层材料的45#钢悬臂板为实例进行研究,利用所研发的方法计算了涂层板结构的固有频率及随机基础激励作用下的振动响应,并与试验数据进行对比校验。进一步,分析了涂层厚度、储能模量和损耗因子对悬臂板振动特性的影响。结果表明,适当增加上述涂层参数量值可有效提高硬涂层的减振效果。     

基于统计能量法的隔声瓦减振性能仿真研究

在水下结构表面敷设隔声去耦材料是应用最广泛也是非常有效的一种提高舰船隐身性能的方法。基于统计能量法开展了隔声瓦对复杂锥柱结构水下振动的影响研究,讨论了隔声瓦敷设方式对复杂锥柱结构水下振动的影响,分析了阻尼损失系数对隔声瓦减振效果的影响。研究表明,隔声瓦敷设方式、阻尼损失系数对隔声瓦减振效果有较大影响:当隔声瓦敷设在结构振动主导传递途径上时,其对传递途径下游结构的振动抑制效果较为明显,而对于振源及传递途径上游结构振动的影响较小;隔声瓦减振效果随敷设密度的增大而增加,随阻尼损失系数的增大而有所降低。     

基于ESO的夹层阻尼圆锯片减振降噪拓扑优化设计

针对夹层阻尼圆锯片的减振降噪拓扑优化设计,基于渐进拓扑ESO（evolutionary structural optimization）算法,寻求阻尼材料最佳布局. 导出了单元删除方法和损耗因子灵敏度计算方法,建立了拓扑优化流程,将损耗因子灵敏度作为衡量单元对结构损耗因子贡献量大小的标准,通过判断阻尼材料各单元对整体结构的减振效果,删除无效单元,得到满足刚度条件下的夹层阻尼圆锯片结构最优配置,使其在减振降噪的同时达到一定的刚度要求. 通过3种圆锯片模型的阻尼损耗因子对比,验证了优化后的圆锯片具有最佳的减振降噪效果．     

基于自由振动衰减信号包络线法辨识硬涂层复合结构的阻尼特性

硬涂层阻尼减振是一种新兴的振动被动控制方法,而测试出硬涂层复合结构的阻尼特性参数是阻尼减振研究的基础。由于硬涂层阻尼机理的复杂性,目前还没有通用而有效的方法辨识涂层复合结构的阻尼。本文主要研究基于自由振动衰减信号包络线法辨识硬涂层-薄板复合结构阻尼特性的方法。首先,用实验说明了锤击激励、半功率带宽法拾振对于测试薄板结构阻尼特性的局限性。接着,推导了自由振动衰减信号包络线法辨识阻尼特性的原理性公式,提出了具体的测试复合结构模态阻尼比的流程,并在此基础上,搭建了相应的振动测试实验系统。最后,以涂敷NiCrAlY的钛板为对象,对其涂层前后的阻尼特性进行了测试,测试结果表明,本文所提出的方法具有较好的可重复性,从而确保具有较高的测试精度。同时,还讨论拾振传感器的类型以及激振力幅等对薄板结构阻尼测试结果的影响。     

嵌入式共固化穿孔阻尼层复合材料结构动力学性能分析

建立嵌入式共固化穿孔阻尼层复合材料结构（ECPDLCS）的有限元模型（FEM）,提出用改进的应变能法分析该穿孔结构的阻尼损耗因子,模态分析实验验证了文中数值模拟模型和方法的有效性。用验证的模型和方法分别研究了阻尼层厚度、穿孔孔径和孔距对整体结构模态损耗因子和频率的影响,以及在阻尼层面积比相同的情况下,孔径和孔距的分布与复合材料整体结构动力学性能的关系。结果表明：增加阻尼层厚度、减小阻尼层穿孔孔径和孔距,均有利于增大模态损耗因子,但结构固有频率则会有不同程度地降低;在相同面积比的情况下,损耗因子随着孔距和孔径的增加而增加,而固有频率则随之降低。文中的模型和方法对ECPDLCS的动力学性能理论预估具有重要的指导意义。     

多孔流体阻尼式动力吸振器的动力学建模及实验研究

针对振动敏感型通信器件的低频减振问题,研究一种多孔流体阻尼式动力吸振器。通过建立吸振器动力学模型,确定动力吸振器刚度和阻尼的最优参数,分析阻尼孔参数对沿程阻尼力和局部阻尼力的影响规律,给出吸振器阻尼的设计方法。在介质分别为水和硅油的情况下,对动力吸振器减振性能进行实验验证,结果显示动力吸振器的吸振频率在1.6 Hz~2 Hz之间,随流体粘度增加,减振效果降低。主振质量吸振后的振动传递率最大可衰减53%左右,表明多孔流体阻尼动力吸振器对于低频振动有较好的抑制效果。     

电磁-碰撞复合阻尼系统减振性能研究

提出了一种新型电磁-碰撞复合阻尼减振方法,通过理论推导,建立振动系统在复合阻尼作用下的振动力学模型。通过实验,分别测得相同初始位移激励下振动系统的自由振动、加碰撞阻尼的振动以及加电磁-碰撞复合阻尼的振动曲线。实验验证了复合阻尼系统减振效果和理论计算的正确性。实验结果表明:与自由振动相比较,加碰撞阻尼和加电磁-碰撞复合阻尼能够加快减小振动系统振动的振幅,其中电磁-碰撞复合阻尼的减振效果最明显。最后利用理论模型得到了不同结构参数对复合阻尼系统减振效果的影响规律,并对复合阻尼系统进行了参数优化设计。     

车身结构阻尼材料减振降噪优化设计

本文针对某一乘用车车身结构振动引起的声辐射,建立了车身结构、声学空腔以及声固耦合有限元模型,分析了该乘用车车身的声固耦合特性。通过对车身各板件的贡献度分析,确定了对车内噪声贡献度最大的壁板。针对该壁板的阻尼减振降噪优化设计,建立了拓扑优化模型,采用渐进优化算法（ESO）,计算了阻尼材料的优化布局。研究结果表明：阻尼材料的优化布局使阻尼材料的使用率大大提高,50%的阻尼材料用量能基本达到全覆盖阻尼材料壁板的降噪效果,阻尼结构优化设计对车内噪声控制具有一定的理论指导意义。