BIIR/P70共混物为夹层的三明治梁阻尼行为的DMA表征

文中通过动态力学分析仪DMA来表征三明治约束阻尼梁结构损耗因子随各种因素的变化情况。该三明治梁的阻尼层由溴化丁基橡胶和石油树脂的共混物组成。测试结果表明,DMA可以有效反映三明治梁的阻尼行为随温度、频率、组成的变化情况。为了解释DMA的测试结果,建立了合理的理论模型。通过调整石油树脂的含量,可以在室温和宽频范围内获得一个高的结构损耗因子。     

玻璃纤维夹芯材料力学性能与阻尼特性分析

对大跨度建筑用复合金属屋面板的玻璃纤维夹芯材料的力学性能进行了试验测定。测得了玻璃纤维棉层压方向和顺纹方向的拉压强度、弹性模量和泊松比等基本力学参数,结果表明层压方向和顺纹方向的力学性质不相同。采用振动梁法进行了阻尼特性试验,得到了材料损耗因子的值,并根据试验数据拟合出了玻璃纤维棉损耗因子-频率的曲线,在测试频率范围内材料的损耗因子值为0.5左右,表明该材料为高阻尼材料。进一步以一块玻璃纤维夹芯复合金属板为算例,采用模态应变能法对其阻尼特性进行了数值分析。玻璃纤维夹芯复合屋面板的各阶模态损耗因子在0.3～0.5左右,表明玻璃纤维夹芯复合金属板具有较高的结构阻尼,在大跨度结构风振计算中将玻璃纤维夹芯复合金属屋面板看作刚性板是不正确的。     

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。     

共振梁法测量材料阻尼适用性的理论与试验研究

基于复刚度法,建立了计入基底层阻尼的理论模型,得到了共振梁法经典公式误差的理论表达式。通过数值仿真,分析了主要影响因素对误差的影响规律,并分别使用钢和有机玻璃基底,测量了聚氨酯橡胶的损耗因子,对分析结果进行了试验验证。理论与试验结果的一致性表明:共振梁法测量材料阻尼时,经典公式忽略了基底层阻尼,可能导致较大误差。阻尼层与基底层损耗因子比、模量比和厚度比越小,忽略基底层阻尼导致的误差越大。其中模量比和厚度比的影响又可由复合梁与基底梁的弯曲刚度比反映,并且弯曲刚度比越小,误差越大。对于钢基底,当阻尼层损耗因子大于0.1,且复合梁与基底梁的弯曲刚度比大于1.1时,基底层阻尼可以忽略;对于有机玻璃基底,基底层阻尼一般不能忽略。     

高锰基合金阻尼性能参数的测定方法研究

高锰基合金是一种阻尼性能优良的阻尼合金。采用振动梁法、数字图像相关(Digital Image Correlation，DIC)模态阻尼法、自由振动衰减法和动态机械分析(Dynamic Mechanical Analysis，DMA)测试法测定其损耗因子，并分析应变幅值对损耗因子的影响，最后对比分析各测量方法优缺点及适用条件。结果显示：在小变形条件下，在不同振动应变幅值测得的高锰基合金损耗因子存在较大差别，振动应变幅值改变时测得损耗因子范围为0.026～0.133，且损耗因子随振动应变幅值的增大呈明显上升趋势；同时不同测试方法均会由于试验原理及方法的适应性及原理性差异，而产生各种误差。应根据实际测试条件、测试成本等要求，选择适合的方法对其进行测定。结论可为该类材料阻尼的测量分析提供重要的工程参考。     

贴敷新型阻尼材料对油底壳减振降噪规律效果的研究

热气机作为特种船舶使用的发动机,对其振动噪声性能具有严格的要求。在对某型热气机油底壳进行模态、振动特性的测量和分析的基础上,针对贴敷自由阻尼层结构,进行整体复合层减振效果的分析和试验研究。得出宽频域载荷激励下,新型阻尼材料对油底壳振动响应衰减的规律。通过对比不同阻尼层厚度和不同阻尼材料的弹性模量,发现:阻尼层厚度越大,复合结构的损耗因子越大;阻尼材料弹性模量越大,复合结构的损耗因子也越大,阻尼特性越好。又对新型阻尼材料在复合层中的阻尼特性开展研究,分析阻尼材料对油底壳减振的规律,提出利用其大弹性模量来进一步提高复合结构的损耗因子,减小阻尼层厚度也能达到减振效果的结构设计思路,成果已应用于某型大功率热气机的整机低噪声设计,具有一定的工程实用意义。     

硬涂层材料特性参数辨识

采用振动梁法对硬涂层材料TiZrN的机械特性参数进行辨识测试。首先详细叙述振动梁法辨识涂层材料参数的原理性公式,并在此基础上搭建基于振动梁法的硬涂层材料机械特性参数实验系统。根据此测试系统,对硬涂层材料TiZrN的力学特性参数进行测试研究,获得对应结构涂层前后前3阶弯曲模态的固有频率和损耗因子,进而辨识出TiZrN的弹性模量和损耗因子。最后,对可能产生的参数识别误差进行分析,并结合振动梁法辨识公式,分析各输入参数对硬涂层材料力学参数识别结果的敏感性。     

岩棉夹芯金属屋面板的阻尼性能研究

岩棉夹芯金属板广泛应用于大跨度屋盖结构中,其弱刚度和阻尼性能会改变屋面脉动风荷载特性并影响屋盖结构的风振性能,但目前在设计中还鲜有考虑。对岩棉夹芯材料的拉压强度、弹性模量和泊松比等基本力学参数进行了测试。采用振动梁法进行了岩棉夹芯材料的阻尼性能试验,根据试验结果拟合得到了其损耗因子-频率曲线。进一步对一块0.4m×2m的典型跨度岩棉夹芯屋面板的阻尼特性进行数值分析,运用模态应变能法计算出该屋面板各阶模态下的损耗因子。结果表明,岩棉夹芯金属屋面板的模态损耗因子可高达0.5,其中垂直屋面板主振型的最小损耗因子都接近0.2,说明屋面板的阻尼效应在结构风振分析中不容忽视。     

考虑参数随机性的约束阻尼结构振动特性分析

根据模态应变能理论建立约束阻尼结构有限元模型,基于粘弹性层的厚度和部分材料参数随机性分析,对约束阻尼结构的振动特性进行研究,分析粘弹性层的厚度和部分材料参数的随机性对约束阻尼结构模固有频率和模态损耗因子的影响。研究结果证明粘弹性结构参数随机性分析的必要性,分析方法和得出的相关结论对工程实践有一定参考。     

部分敷设阻尼材料的水下结构声辐射分析

基于统计能量分析（SEA）方法,分析了流场中部分敷设阻尼材料的有限长圆柱壳的声辐射特性,并进行了相应的声辐射试验测试。通过仿真结果与试验对比,验证了SEA方法在计算敷设阻尼结构的圆柱壳声辐射特性问题的有效性。在此基础上开展了部分敷设阻尼材料的水下结构辐射问题研究,分析了阻尼层敷设比例对水下结构振动与声辐射的影响;讨论了结构损耗因子对阻尼层减振降噪效果的影响。研究表明结构损耗因子对局部敷设于水下结构的阻尼层降噪效果有很大影响,本研究旨在为潜艇声学优化设计提供参考。