冲击载荷作用下约束阻尼结构振动和声辐射特性研究

利用部分敷设约束阻尼减小振动和噪声辐射对冲击载荷作用下薄壁板的结构振动和声辐射特性进行了研究。对一四边简支矩形板施加同峰值的三角和半周期正弦形的冲击载荷,通过对时域振动速度、振动速度功率谱密度和声辐射功率级的求解,研究两种载荷对结构振动和噪声辐射的影响。然后在板表面中心位置部分敷设约束阻尼并逐渐增加敷设面积,研究敷设面积大小对减振降噪的影响。结果表明,同峰值的半周期正弦形冲击载荷使结构产生更大的振动及噪声辐射;敷设约束阻尼面积越大结构声辐射功率级越小,但面积逐渐增大,噪声的衰减率却逐渐变小。     

约束阻尼结构约束材料优化选择研究

在自由阻尼结构的基础上,建立了约束阻尼结构的振动方程并对方程进行求解.对比约束阻尼结构和自由阻尼结构的振动特性,证明了附加一层约束层可大大提高结构的损耗因子.研究了约束层材料力学性能参数对结构振动特性的影响,结果表明约束层弹性模量对结构振动特性影响较大,材料优化选择的结果也与工程实际中应用的材料基本一致,研究结果可对结构阻尼减振设计时约束材料的选择提供理论支持.     

材料及结构参数对约束阻尼结构阻尼性能的影响

以8.5mm厚的钢板为基层,以橡胶为阻尼层;以铝蜂窝板为约束层,采用锤击振动法,研究了-20~40℃温度范围内橡胶性能、约束层厚度、阻尼层厚度对约束阻尼结构阻尼性能的影响.结果表明:阻尼层橡胶材料的性能对约束阻尼结构的共振频率和结构损耗因子均有明显的影响,通过调节橡胶材料的有效阻尼温域来设计约束阻尼结构的有效阻尼温域具有显著的效果.约束层厚度为6,10,15mm时,随着约束层厚度的增加,约束阻尼试样的共振频率和结构损耗因子依次增大;阻尼层厚度为0.8,1.6,2.4,3.2mm时,约束阻尼结构的结构损耗因子随着阻尼层厚度增加而增大.     

敷设被动约束层阻尼封闭箱体结构声振特征分析

采用有限元法对敷设被动约束层阻尼封闭箱体结构声-固耦合模型进行声振特性分析,讨论了被动约束层阻尼的结构参数和敷设位置对箱体结构声振特性的影响.研究表明箱体敷设被动约束层阻尼后对减振降噪有明显作用,而且被动约束层阻尼的结构参数和敷设位置存在最优值.     

聚氨酯-橡胶复合阻尼材料减振优化设计

隔离自由阻尼是在传统的自由阻尼结构上建立起来的一种减振处理方法。本文以隔离自由阻尼理论为基础,提出以硬质聚氨酯泡沫作为隔离层、橡胶为阻尼层制备成用于抑制结构振动的聚氨酯-橡胶隔离复合阻尼材料。利用模态叠加原理和Lagrange方程,在考虑阻尼层剪切变形的基础上,推导出了隔离自由阻尼悬臂梁的控制方程。在钢板悬臂梁上敷设隔离层与阻尼层厚度比值为1～3以及具有分段式隔离层的聚氨酯-橡胶复合阻尼材料,并通过单点锤击实验从幅频曲线、复合损耗因子、模态频率等方面对悬臂梁模型的减振性能进行了对比分析。结果表明：隔离层与阻尼层的厚度比值由1增加至3时,模型的振动响应峰值降低了13%～62%,同时损耗因子明显升高;当厚度比超过1.5时,材料对模型低阶模态的减振效果持续提高,而高阶模态的减振效果趋于稳定;分段式隔离层的设计降低了隔离层的抗弯刚度,扩大了阻尼的层的处理面积,模型振动响应峰值降低了27%以上,且并未显著增加阻尼处理的附加质量。研究结果揭示出：在聚氨酯-橡胶隔离复合阻尼材料的阻尼层厚度不变的情况下,增大隔离层与阻尼层的厚度比有助于提高复合阻尼材料的减振性能;分段式隔离层的设计在此之上能够进一步改善复合材料的阻尼性能。     

聚氨酯–橡胶复合阻尼材料减振优化设计

隔离自由阻尼是在传统的自由阻尼结构上建立的一种减振处理方法。以隔离自由阻尼理论为基础,提出以硬质聚氨酯泡沫作为隔离层、橡胶为阻尼层制备用于抑制结构振动的聚氨酯–橡胶隔离复合阻尼材料。利用模态叠加原理和Lagrange方程,在考虑阻尼层剪切变形的基础上,推导出隔离自由阻尼悬臂梁的控制方程。在钢板悬臂梁上敷设隔离层与阻尼层厚度比值为1～3以及具有分段式隔离层的聚氨酯–橡胶复合阻尼材料,并通过单点锤击实验从幅频曲线、复合损耗因子、模态频率等方面对悬臂梁模型的减振性能进行对比分析。结果表明:隔离层与阻尼层的厚度比值由1增加至3时,模型的振动响应峰值降低了13%～62%,同时损耗因子明显升高;当厚度比超过1.5时,材料对模型低阶模态的减振效果持续提高,而高阶模态的减振效果趋于稳定;分段式隔离层的设计降低了隔离层的抗弯刚度,扩大了阻尼层的处理面积,模型振动响应峰值降低了16%以上,且并未显著增加阻尼处理的附加质量。研究结果表明:在聚氨酯–橡胶隔离复合阻尼材料的阻尼层厚度不变的情况下,增大隔离层与阻尼层的厚度比有助于提高复合阻尼材料的减振性能;分段式隔离层的设计能够进一步改善复合材料的阻尼性能。     

温度对约束阻尼层结构减振降噪的影响研究

目的　研究温度对约束阻尼层结构的减振降噪的影响 .方法　采用通过改变温度 ,测量不同阻尼层厚度时试样噪声变化情况的试验方法 .结果　获得了试样噪声声压级随温度变化的趋势 .结论　利用约束阻尼层结构进行减振降噪是有效且随温度变化的     

约束阻尼混凝土板在汽机基础中间平台中的应用

根据汽轮发电机组的运行经验,中间平台的振动经常明显大于顶板的振动,减小中间平台的振动是工业环境振动控制的一个新课题.为了使汽轮发电机基础中间平台的振动有较明显的改进,进行了新型吸能的阻尼材料与混凝土相结合的复合板——约束阻尼混凝土板的研究工作.通过振动及噪声的对比试验,得出约束阻尼混凝土板与普通板的模态阻尼比相比,其值的变化随频率的不同而不同;约束阻尼混凝土板的阻尼效果与板的振动型式有着密切的关系;阻尼层板和普通板相比,有一定的降噪效果,最高可降噪15dB.证明该技术对管道传递到平台上的振动及其激发的噪声可以起到减振降噪作用,为今后在动力基础工程中推广应用新型减振降噪材料进行了有益的尝试.     

基于分段声学黑洞板件的振动特性分析

非理想声学黑洞结构由于截断的存在,弯曲波在到达截断处会形成反射,导致对振动的抑制效果减弱。针对弯曲波反射问题,本文提出一种分段声学黑洞结构,并采用有限元法进行谐响应分析,计算不同频率下的振动速度响应。结果显示,与传统声学黑洞结构和均匀板件结构相比,分段声学黑洞板件在黑洞布置处具有更强的能量聚集效应,弯曲波的反射问题得到有效解决,在远离黑洞结构的均匀处表现出更好的振动抑制效果。同时,探究贴敷阻尼层以及不同黑洞材料对振动控制的影响效果,结果表明,阻尼层尺寸以及厚度的增大均能提升减振效果。材料刚度的提升亦能进一步增强结构的减振能力。本文的研究可为新型声学黑洞的结构设计提供一种思路。     

敷设约束阻尼薄壁圆柱壳的振动特性

为分析约束阻尼对薄壁圆柱壳振动特性的影响,应用哈密顿原理结合瑞利-李兹法求解敷设约束阻尼圆柱壳的动力学方程.得出自由振动时的固有频率、损耗因子的计算公式;应用模态叠加法计算圆柱壳上任意一点的频率响应.提出能量耗散系数,将其作为阻尼效果的评价标准,用来分析约束阻尼结构各参数对阻尼效果的影响,并与损耗因子进行比较.结果表明:约束阻尼可以有效地抑制薄壁圆柱壳振动的传递;在指定频带范围内能量耗散系数能够作为阻尼效果的评价标准;阻尼材料阻尼系数、约束层弹性模量、约束层厚度、阻尼层厚度均会对阻尼效果产生影响.     

粘弹性非约束阻尼层结构的阻尼层厚度与降噪量的关系

本文导出了粘弹性非约束阻尼层结构的阻尼层厚度与降噪量的关系，并进行了试验验计，指出在以降噪为目的对结构进行阻尼处理时，不能以结构损耗因子作为设计指标确定其厚度参数，而应以降噪量为指标。     

压电混合约束层阻尼梁结构的振动控制

为提高主被动混合压电网络的振动控制频带,结合主被动混合压电网络和被动约束层阻尼结构各自的优点,提出了一种压电混合约束层阻尼结构用于悬臂梁结构的振动控制。利用复剪切模量模型描述粘弹性材料的力学特性,运用Hamilton原理和Rayleigh-Ritz法推导压电混合约束层阻尼悬臂梁结构的动力学模型。在此基础上,采用速度反馈控制策略设计主动控制器,并对系统的开环和闭环特性进行数值分析。分析结果表明,与主被动混合压电网络相比,压电混合约束层阻尼结构具有更显著的振动控制性能和更宽的振动控制频带。而且这种压电混合约束层阻尼结构可以很容易地推广到对其他结构的振动控制。     

温度对约束阻尼层结构减振降噪的影响研究

目的 研究温度对约束阻尼层结构的减振降噪的影响。方法 采用通过改变温度,测量不同阻尼层厚度时试样噪声变化情况的试验方法。结果 获得了试样噪声声压级随温度变化的趋势。结论 利用约束阻尼层结构进行减降噪是有效且随温度变化的。     

基于zig-zag假设的压电阻尼层合结构机电耦合建模与分析

基于zig-zag板壳假设和哈密顿原理建立了压电阻尼层合结构的机电耦合动力学有限元模型,实现了结构自然频率和损耗系数的准确计算。有限元模型采用八节点的七自由度(degrees of freedom, DOFs)四边形单元,且考虑阻尼层的复弹性模量。通过对文献算例的计算与仿真,验证建立的有限元模型的正确性。研究了材料增强角度、阻尼层厚度和结构曲率对压电阻尼层合结构频率和损耗系数的影响,为压电阻尼层合结构的减振及结构优化提供参考。     

约束阻尼混凝土板对汽机基础中间平台减振降噪的研究

针对汽机基础中间平台的减振问题,在相同条件下对普通混凝土板与约束阻尼混凝土板分别进行振动与噪声对比试验,得出了两块板的模态阻尼比与噪声测量数据.数据结果表明,约束阻尼混凝土板的阻尼效果在不同频率、不同振型下是不同的,对板本身受激励所发出的噪声也有一定的降噪效果.     

基于波叠加法的结构声辐射形状优化研究

基于有限元法和波叠加法,结合遗传算法实现了结构声辐射形状优化设计。用有限元法计算结构振动响应,波叠加法计算结构声辐射功率,以一组结构模态振型叠加重构结构表面形状解决了结构形状难以参数化的问题,并以每阶模态振型权系数为设计变量,声辐射功率为设计目标,采用遗传算法优化配置每阶模态振型权系数获得最优结构形状,以达到声辐射功率最小的目的。数值算例表明,该方法可以较好地降低结构声辐射功率。     

提高平板抗振能力几种措施的比较

电子设备中的插箱等主要由平板组成的部件在振动的环境中容易受到破坏。本文以不同边界条件下的矩形平板为简化模型,用有限元法分析了质量、刚度等参数对振动特性的影响,研究了设计阻尼层位置的方法及双层板的减振特性,通过实验对几种减振措施进行了比较。     

周期结构振动带隙特性优化研究进展

周期结构(声子晶体或超材料结构)拥有良好的振动带隙特性,从而达到减振降噪的目的。在应用过程中,针对不同减振频率需求,需要对其振动带隙特性进行优化以达到应用需求。本文论述了周期结构振动带隙特性优化的研究进展,介绍了通过对单胞构型、结构尺寸及材料参数等进行优化,以改进此类结构的振动带隙特性,达到不同减振需求的设计及研究方法,展望了振动带隙特性优化的研究前景及思路。周期结构振动带隙特性优化能够有效提升结构的减振特性,有较好的应用前景。     

约束阻尼板优化设计方法

在约束阻尼板振动实验基础上,建立了约束阻尼板的动态有限元模型,并对经实验验证的有限元模型运用NASTRAN程序对该约束阻尼板进行不同几何、材料参数下的仿真计算,得到相应的谐振频率和结构损耗因子.通过非线性拟合,建立了约束阻尼板谐振频率和结构损耗因子与几何、材料参数的参量拟合公式,基于该参量拟合公式,提出了优化设计方法,并成功应用于结构的优化设计.     

大型风电机组主动减振电气控制方法综述

为了延缓风力机振动、延长机组寿命和提高运行稳定性,设计电气控制系统实现大型变速变桨风电机组的主动减振具有重要的现实意义。在风力机振动模态分析的基础上,围绕风轮叶片、塔架和传动链这3种主要零部件的主动减振控制方法展开综述,并详细分析独立变桨距控制和阻尼控制在风力机减振控制中的应用。研究结果表明:独立变桨距控制可有效缓解风轮不平衡载荷、改善叶片振动问题;阻尼控制通过变桨距控制和转矩控制提供附加电气阻尼信号,可增大塔架和传动链的等效阻尼,从而达到减小振动的目的。由于风力机振动模态之间的耦合关系,设计减振控制方法时需考虑风电机组整体的优化协调问题,结合独立变桨距控制和阻尼控制,兼顾叶片、塔架和传动链的协调减振,是值得进一步研究的问题。