阻尼层厚度对结构阻尼性能的影响

通过分析比较，选用基于模态应变能理论的有限元分析方法。首先验证了方法的精确性，对于算例，前五阶结构固有频率平均误差为0.020，模态损耗因子平均误差为0.112。进而以阻尼层厚度为变量，对被动振动控制结构的两种典型形式——自由阻尼结构和约束阻尼结构，进行动态力学性能研究，研究结果表明：阻尼层厚度从0.2 mm增加到1.5 mm，两种阻尼结构的固有频率降低，损耗因子提高；相比之下，自由阻尼结构的减振性能更为依赖阻尼层厚度，即对于较小的阻尼层厚，约束阻尼结构的减振性能更为优异。     

约束阻尼板结构设计及研究

以约束阻尼板在实际应用时重量和厚度限制为约束条件,依据约束阻尼结构设计理论进行结构设计并制备样品,对样品进行振动特性测试后识别其前5阶固有频率及模态阻尼比,并分析阻尼层材料参数、约束层材料参数及阻尼结构形式对约束阻尼结构阻尼性能的影响。      

阻尼车轮减振参量的有限元仿真与优化设计

为有效抑制车轮振动噪声,弥补现场试验的不足,在对黏弹性阻尼材料阻尼机理研究的基础上,以S1002CN型面高速动车组车轮为分析对象,采用正交试验设计和ABAQUS有限元仿真计算相结合的方法,对阻尼车轮减振性能进行仿真优化设计,得出阻尼车轮3个主要参数对其踏面径向振动加速度影响的主次顺序和显著性,并能快速确定阻尼车轮结构参数的最优组合为:阻尼层厚度4 mm、约束层厚度1.5 mm、约束阻尼层敷设于车轮两侧。研究结果表明,黏弹性约束阻尼技术是抑制车轮高频振动的有效手段,对于黏弹性阻尼材料在低噪声车轮中的运用具有一定的理论和实际应用价值。     

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。      

《阻尼车轮减振效果分析》

对国内标准客车车轮外侧表面进行约束型阻尼处理,设计了6种阻尼车轮结构型式。在NSYS中建立标准车轮和阻尼车轮的实体模型,分别分析了阻尼层的厚度、约束层的材料和厚度对阻尼车轮减振效果的影响,用有限单元法计算了6种阻尼车轮的结构损耗因子。分析结果表明,阻尼层、约束层的厚度越厚,阻尼车轮的减振效果越好,敷设钢质约束层的阻尼车轮的减振效果要明显好于敷设铝质约束层的阻尼车轮;阻尼车轮的结构损耗因子较标准车轮有大幅度的提高,在1500Hz以上频段,各阻尼车轮的结构损耗因子绝大多数都在0.003以上。     

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。     

约束阻尼对二维声学黑洞薄板减振特性的影响

声学黑洞（Acoustic Black Holes,ABH）以结构厚度的幂律变化实现弹性波的汇聚,结合阻尼层能较好地抑制结构振动。为进一步实现结构的低频振动控制,将声学黑洞与约束阻尼复合,建立附加约束阻尼的二维声学黑洞薄板模型,采用数值方法计算加速度响应与结构损耗因子,研究二维声学黑洞板附加约束阻尼后的减振特性,并通过二维声学黑洞薄板振动试验开展验证,最后探究约束层材料、厚度及约束阻尼半径对声学黑洞板低频减振性能的影响规律。结果表明：相比于附加自由阻尼,约束阻尼使声学黑洞薄板在第一阶共振峰处的加速度导纳降低12.61 dB;当约束层厚度为截断厚度的2倍左右时,薄板整体可以达到较佳的减振效果。研究可为声学黑洞薄板结构的低频减振应用提供重要参考。     

交替层合阻尼结构主控各向异性层参数对结构阻尼的影响

借助动态热机械分析仪(DMA Q800) 对交替层合各向异性阻尼结构阻尼性能的影响权重最大层的各参数进行优化实验研究。探讨了该主控约束层的不同铺设角度、不同厚度和不同多子层替代对层合阻尼结构刚度、阻尼的温频特性的影响规律。实验结果表明, 结构阻尼性能的影响权重最大层纤维铺设角度越接近90°(包括两个90°约束层层合) 时, 结构阻尼性能越好; 结构不同, 影响权重最大层较优厚度有所差异, 当阻尼层总厚度与结构阻尼性能影响最大层厚度比约为10 时, 结构阻尼性能较好。      

基于温频效应的约束型垫高阻尼结构抗振性研究

考虑黏弹性阻尼材料的温度依赖性和频率依赖性,基于黏弹性阻尼材料的本构模型,利用ANSYS和MATLAB协同仿真的模态应变能迭代法,对约束型垫高阻尼结构的抗振性进行研究。分别考察温度、厚度对约束型垫高阻尼结构振动特性指标的影响,结果表明:存在最佳温域使约束型垫高阻尼结构的抗振性最好,因此,在减振降噪工程中尽量保证工作温度和最佳温域相匹配;随着垫高层、约束层厚度的递增,存在最佳厚度使结构的模态损耗因子达到峰值,而随着阻尼层厚度的递增,结构模态损耗因子增加的幅值由大变小,因此,后续有必要开展结构的优化设计。     

高速列车阻尼喷涂式铝型材减振降噪特性试验

为探究某种阻尼材料对高速列车铝型材地板的减振降噪效果,以波纹状铝型材为基板,先后对其喷涂厚度为2 mm和4 mm的阻尼层,并在隔声室中进行空气声隔声及结构振动声辐射的测试及比对分析。结果显示,随阻尼层厚度的增加,铝型材的空气声隔声效果增加,尤其在500 Hz之后的中高频段;其中,2 mm阻尼层能在铝型材裸板的基础上使计权隔声量提高4.5 dB,阻尼层厚度增至4 mm,计权隔声量再提高2.4 dB。在100 Hz ～250 Hz,2 mm阻尼层对降低铝型材的振动声辐射水平起反作用,而4 mm阻尼层能够起到一定作用;在315 Hz ～400 Hz,阻尼层厚度对其振动声辐射几乎没有影响;500 Hz以上,随阻尼层厚度的增加,铝型材振动声辐射水平大大降低,其中,500 Hz、1 250 Hz和3 150 Hz 三个频段的降低量最为显著。     

双材料自由阻尼层结构拓扑优化设计方法

目的 在不减小板壳结构动刚度的前提下有效提高板壳结构的抗振性能,提出一种板壳阻尼复合结构拓扑优化设计.方法 以结构模态阻尼比为目标函数,以某阶固有频率不小于设定值为约束条件,推导目标函数和约束条件对设计变量的灵敏度表达式,采用SIMP插值函数和移动渐近线法求解优化数学模型.结果 研究表明,文中提出的双材料阻尼层结构相比传统单材料阻尼层结构的振动响应明显减小,同时适当改变设计目标和约束条件,可满足不同的工程应用需要.结论 通过在宏观上对高刚度低阻尼材料和低刚度高阻尼材料的分布进行了设计,优化后的结构兼顾低刚度高阻尼材料的高阻尼特性和高刚度低阻尼材料的高刚度特性,实现了结构高刚度高阻尼的设计.     

流体载荷对水下自由阻尼板阻尼损耗因子的影响

结构的阻尼损耗因子是潜艇降低水下辐射噪声的重要参数。为此,采用谱有限元法以计算流体载荷作用下的自由阻尼板的结构损耗因子,探讨辐射损耗因子同功率转换系数间的关系;然后使用谱有限元法比较了含流体和不含流体的自由阻尼板的结构损耗因子的差异,使用能量法对相关计算结果进行验证;最后使用三维模型对流体载荷作用下的自由阻尼板的功率转换系数进行了计算,进而分析功率转换系数同阻尼层杨氏模量、阻尼层厚度、阻尼层材料损耗因子等参数的关系。研究发现：在低于第二阶弯曲波产生频率的频段范围内,无流体时的损耗因子小于有流体的自由阻尼板;从频段平均的角度来看,功率转换系数在低频存在较大峰值,在高频变化较为平缓且数值较小;实际潜艇在流体载荷下主要通过改变结构的阻尼来改变其辐射的阻尼损耗因子。分析结果对于潜艇结构阻尼的优化设计有参考价值。     

阻尼层敷设方式对结构性能的影响

采用两种弹性模量不同的高分子材料，设计了四种自由阻尼层结构。基体钢板材质相同，阻尼层的总厚度相同。阻尼层分别采用单层同一材料和两层不同材料的形式。研究了结构的阻尼性能，发现采取分层阻尼层结构，并且将弹性模量大的材料敷设在外层时结构阻尼性能最好，依据高分子材料阻尼产生的机理，对此做了分析。研究了结构的固有频率，发现分层敷设结构的固有频率不因阻尼材料敷设顺序的改变而改变。     

简谐激励下阻尼复合结构多尺度拓扑优化设计

目的 为得到抗振性能良好的板壳结构,保证设备的正常工作,文中提出一种板壳阻尼复合结构多尺度优化设计方法。方法 以动柔度为目标,建立频域激励下和固定频率点激励下板壳阻尼复合结构中阻尼材料宏观分布和微结构协同设计的多尺度问题的数学模型,推导目标函数和约束条件对设计变量的灵敏度,并基于移动渐近线法求解优化数学模型。结果 所提多尺度设计方法可以有效获得板壳结构最优阻尼材料宏观布局和最优阻尼复合材料微结构构型,提高了结构的动力学性能,同时结果也表明涂敷阻尼复合材料结构的振动响应相较于仅涂敷单一阻尼材料的振动响应大幅减小。结论 研究表明,不同激励频率下阻尼材料的宏观分布形态不同,阻尼材料主要分布于结构模态振型位移的最大处和支撑端,通过加强结构的刚度,抑制了结构变形,减小了振动响应。微结构构型基本类似,其基本形态都是低刚度、高阻尼材料呈条状分布,条状分布的阻尼复合材料微结构在受弯方向上的刚度较大,可以有效抵制结构的弯曲变形。     

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。     

宽度方向附加局部磁约束阻尼条的夹心板的振动特性

在柔性结构的减振处理中,传统被动无磁约束减振(PCLD)方法已被广泛采用,但是由于阻尼材料特性受温度和频率的影响,其减振效果受到限制。而采用在约束层上设置永磁体的方法(MCLD)可使阻尼层达到比传统约束阻尼处理方法更高的剪应变,从而增强粘弹层的阻尼耗能,提高低阶模态的减振效果。针对悬臂板的(m=1,n=1)、(m=2,n=1)的两阶扭转模态,在这两阶的方向上的节线y=B/2处设置永磁体,节线两侧设置磁约束阻尼层,研究MCLD的阻尼改进效果及规律。研究表明,在悬臂板的自由端铺设磁阻尼层时,能有效地提高阻尼减振效果;另外,对不同阻尼层的宽度,MCLD仍具有提高阻尼的能力。     

复合材料面板对筒型基座整体抑振机制影响规律研究

提出一种新型复合材料筒型基座结构形式，其面板采用夹芯结构设计；通过系统阻抗特性分析理论预测面板结构及材料参数对基座减振性能的影响规律；针对夹芯面板开展静/动力学特性试验；以振级落差为减振效果评价指标，通过激振试验研究了面板结构参数对基座抑振机制的影响规律。研究结果表明：在频段 ，夹芯面板刚度能有效控制基座减振性能，随着频率的增加，面板刚度抑振机制减弱，阻尼高频损耗抑振机制增强；夹芯面板芯材厚度的增加对基座高频抑振性能优于表层厚度增加；面板对基座减振耗能贡献高于环壁间阻尼芯材。