重型汽车用阻尼减振降噪装置参数优化研究

鉴于当今对重型汽车的振动和噪声控制越来越严的趋势 ,有必要开发一种新型高效的阻尼减振降噪装置 ,而 N弹性约束层组合阻尼减振降噪结构正具有这些性质。根据阻尼材料的温度——频率的动态效应 ,把其诺模图试验曲线拟合成方程并实现数字化 ;经对 N弹性约束层组合阻尼结构参数的解耦 ,建立起优化模型 ,实现了此种结构参数的动态优化。最后经对研制出的橡胶缓冲装置的动态实验 ,结果显示出结构损耗因子实验值与理论值有着良好的吻合性     

管状对称阻尼减振降噪结构的优化

管状对称阻尼减振降噪结构有着结构损耗因数值大、用途广泛的优点，然而也存在着其结构参数互为耦连、参数不易合理选取的难题。建立了间隔及非间隔弹性约束层式管状对称结构的几何参数模型，对单阻尼层和多阻尼层式结构的几何参数及其对结构损耗因数的贡献开展了研究，并对该类结构进行了参数优化。把理论研究成果应用于轻轨列车转向架减振降噪装置的开发中。按照实用条件进行扫频动态试验，对结构优化模型进行试验验证并对开发出的装置进行了性能试验。结果表明，试验数据与理论模型有着良好的吻合性。     

阻尼降噪车轮的有限元分析与研究

采用阻尼技术,以车轮表面贴阻尼板的方式设计降噪车轮.利用有限元分析方法,对贴有降噪阻尼板的降噪车轮和无处理车轮进行模态计算、谐响应计算,并进行相应的试验测试.模态计算结果显示,在高频段阻尼车轮减振降噪效果明显优于无处理车轮.谐响应计算表明,在相同激励力作用下,与无处理车轮相比,阻尼降噪车轮在较大频率范围内同一节点的动力响应有很大程度的降低.试验测试证明在车辆速度较低时,两者产生的噪声水平相当;但是,在车辆速度较高时,阻尼降噪车轮具有明显的降噪效果.因此采用在结构表面上敷设一层约束层,约束层上粘贴薄层的黏弹性材料,然后在最上面增加一层约束层的方式设计车轮阻尼装置,能起到较好的减振降噪效果.     

基于并联机构的具有冗余自由度四自由度弹性阻尼减振装置研究

采用多自由度并联机构作为基体，在原机构原动件处辅以可控弹性阻尼装置，运用反向自适应原理，模拟橡胶，较好地解决了多自由度减振问题。以航行中船舶仪器设备需三维隔振为例，分析了船舶仪器设备的减振要求，采用三自由度或具有冗余四自由度并联机构组合弹性阻尼减振装置，介绍了该减振装置的结构及有关参数的设计方法，理论分析与动态模拟及试验结果一致，说明该减振装置的分析方法是正确的，可推广到其他要求多维减振的设备上。     

含弹性约束复合阻尼板的振动机理与特性

针对汽车车身减振降噪需求,开发新型复合黏弹性阻尼材料。基于经典的自由阻尼和约束阻尼耗能原理,提出了一种含弹性约束的具有剪切和弯曲复合耗能机制的复合阻尼层结构。基于层间位移连续关系和薄板理论建立了阻尼复合板的位移方程和应变能能量方程,针对局部阻尼敷设及四边简支边界条件,结合假设模态法,推导出了复合阻尼板的运动微分方程、振动频率特征值方程等,求解得到了复合阻尼板的固有频率及损耗因子。复合阻尼层可用于研究单相材料不同参数特性及多相材料性能对比,且随着弹性层的上移,减振性能越好。复合耗能机理公式的推导,也为其在汽车上应用提供理论依据。     

含弹性约束复合阻尼板的振动机理与特性

针对汽车车身减振降噪需求,开发新型复合黏弹性阻尼材料。基于经典的自由阻尼和约束阻尼耗能原理,提出了一种含弹性约束的具有剪切和弯曲复合耗能机制的复合阻尼层结构。基于层间位移连续关系和薄板理论建立了阻尼复合板的位移方程和应变能能量方程,针对局部阻尼敷设及四边简支边界条件,结合假设模态法,推导出了复合阻尼板的运动微分方程、振动频率特征值方程等,求解得到了复合阻尼板的固有频率及损耗因子。复合阻尼层可用于研究单相材料不同参数特性及多相材料性能对比,且随着弹性层的上移,减振性能越好。复合耗能机理公式的推导,也为其在汽车上应用提供理论依据。     

仿橡胶多自由度弹性阻尼减振装置研究

橡胶具有多自由度弹性阻尼减振特性,但容易老化而失去弹性,首次提出采用多自由度并联机构作为基体辅以稀土永磁及浮动弹性阻尼系统,组合成多自由度弹性阻尼减振装置,模拟橡胶,较好地解决了多自由度的减振问题。以救护车用担架支架三维隔振装置为例分析其隔振要求,采用三自由度并联机构组合弹性阻尼减振装置,介绍其结构及有关参数的设计方法。它与动态模拟及试验结果一致,说明其分析方法是正确的。可推广到其他要求多维减振的设备上,因此对它研究具有理论意义及普遍意义。     

层间过渡约束阻尼梁有限元建模与振动-阻尼特性分析

三层约束阻尼结构常被用于工程结构的减振降噪设计中,为了增加其抗振性能,可在黏弹层和基层中间加入一层"过渡层",从而构成一种新的层间过渡约束阻尼结构。基于一阶剪切变形理论和哈密顿原理建立有限元模型,对该结构进行相应的振动和阻尼特性分析。为验证该模型正确性,与解析解进行对比,二者计算结果吻合良好。以悬臂阻尼梁为例,与传统的约束阻尼梁进行对比,计算结果表明增加"过渡层"可以增大结构的损耗因子,进而提高减振耗能效果。同时还讨论了过渡层的材料如何选择以及其参数对系统的固有频率和损耗因子的影响,为进一步的优化工作及实际工程应用提供了一定的参考。     

阻尼结构减振性能的测试及分析

车身壁板的振动和噪声影响车辆NVH性能,在车身壁板粘贴阻尼衬层能够起到减振降噪的作用。利用强迫共振法测试基板(钢板)、自由阻尼结构(钢板+纯橡胶)、约束阻尼结构(钢板+纯橡胶+约束层)以及多层阻尼结构(钢板+纯橡胶+约束层+纯橡胶)四种阻尼结构试样。分析试样频谱图共振曲线得到如下结论:钢板附上衬层后的共振频率均要比原钢板试样的共振频率小;自由阻尼结构、约束阻尼结构、多层阻尼结构相对于基板的减振百分比分别为64.19%、71.77%、73.66%,减振效果依次增强;钢板、自由阻尼结构、约束阻尼结构、多层阻尼结构的阻尼因子分别为0.008、0.019、0.030、0.032,阻尼因子越大,阻尼性能越好,减振性能越强。并且从微观力学角度,对自由阻尼结构、约束阻尼结构、多层阻尼结构的减振机理进行了分析。     

敷设支撑层的约束阻尼梁减振优化设计

约束阻尼是板梁减振降噪的重要手段之一,敷设支撑层的约束阻尼结构能够获得更好的减振效果.基于有限元方法建立简支约束阻尼梁模型,以阻尼段段数、长度、段间间隙、支撑层厚度作为设计变量,梁结构的前4阶模态损耗因子乘以权值的和为目标函数,应用序列二次规划法对整个结构进行优化.在不同质量的约束条件下,分析比较了选取不同权值时约束层连续与间断情况下梁中点的振幅变化和损耗因子的变化.实例结果表明:优化设计能够保证在引入质量较小的情况下,达到更好的减振效果.     

黏弹性阻尼减振技术及其在梁类结构中的应用

对因结构特点或工作环境所限不能采用主动振动控制的结构,采用阻尼被动振动控制具有简单易行且可靠的优势.在对黏弹性阻尼材料黏弹特性进行分析的基础上,利用其耗能原理,建立约束阻尼层梁的动态有限元模型,并基于小变形线弹性理论对阻尼夹芯梁进行ABAQUS有限元仿真模拟.模拟结果表明,约束阻尼减振比自由阻尼减振更适合于梁类结构,合理设计阻尼层厚度可以在较短时间内消耗掉输入的振动能量,使结构振动减弱甚至趋于静止.所设计的环形夹芯约束层可以解决梁因中间添加较软黏弹阻尼层而造成的层间大变形错位以及刚度的削弱.     

空间桁架复合结构的阻尼减振分析与试验研究

为了解决桁架复合结构振动响应过大,光电学仪器可能发生失效的问题,利用在桁架管壁和箱体面板上敷加粘弹性约束阻尼层的方法对整体结构进行减振。采用有限元分析软件Nastran对原结构和敷加粘弹性约束阻尼层的桁架复合结构进行给定工况下的振动特性分析,得到了桁架复合结构指定位置的振动加速度响应曲线。以阻尼因子大小作为减振效果评价指标,通过对粘弹性约束阻尼层的厚度进行优化和对比分析,最终得到了最优的粘弹性约束阻尼层设计参数。试验结果表明,粘弹性约束阻尼层对于空间桁架复合结构具有良好的减振效果,试验数据和仿真结果一致,减振方案切实可行。     

大型超大型推土机橡胶减振器的研制

为开发大型、超大型履带式推土机用橡胶减振器,经分析该机械的振动特征,建立了减振模型,探索出N弹性约束层组合结构参数和动态优化设计的方法.对开发出的橡胶减振器产品进行了系列试验.掌握了一整套开发此类新产品的理论研究、设计及试验方法.     

隔膜抽气泵用三明治约束阻尼垫片减振特性分析

隔膜抽气泵在运转过程中会产生振动，使用阻尼垫片可以有效减小其振动。设计并制备了一种三明治约束阻尼垫片，其约束层使用铝合金，阻尼层采用黏弹性材料。通过时域和频域响应分析对比了三明治约束阻尼垫片安装前后隔膜泵的振动响应，发现该垫片能够以4 mm（或传统的1/10）厚度实现良好的减振效果，提高了系统的稳定性。与此同时，本文还从材料和结构的角度分析了三明治约束阻尼垫片的减振机理。     

大型超大型推土机橡胶减振器的研制

为开发大型，超大型履带式推土机用橡胶减振器，经分析该机械的振动特征，建立了减振模型，探索出Ｎ弹性约束层组合结构参数和动态优化设计的方法，对开发出的橡胶减振器产品进行了系列试验，掌握了一整套开发此类新产品的理论研究，设计及试验方法。     

含主动约束阻尼悬臂梁两种减振机理的模拟

以部分贴敷主动约束阻尼（active constrained layer damping，简称ACLD）悬臂梁为对象，研究了其所包含的两种减振机理的模拟方法。首先，通过分析ACLD结构的受力及变形，描述了ACLD减振中所包含的黏弹性层剪切耗能和压电层反相阻滞作用两种减振机理；其次，将黏弹性剪切变形体现在形函数中，再结合压电方程与力学公式推导出压电阻滞力，创建了包含两种减振机理的ACLD处理复合梁的动力学模型；最后，通过组建的ACLD悬臂梁减振实验系统对仿真分析结果进行了验证，同时对比分析了仅包含被动约束阻尼或压电反相阻滞单一减振机制以及ACLD处理时复合梁的时域响应。结果表明：仿真计算与实验值的最大偏差为18.6%，证明了所创建的包含两种减振机理分析模型的合理性；ACLD由于同时包含两种减振机理，其减振效果要优于单一的振动控制方法。     

考虑层间变形的约束阻尼圆柱壳振动特性分析

在约束阻尼减振结构中，中间的黏弹性层主要依靠基体及约束层的交错运动产生剪切变形而消耗能量，因而这种层间变形关系需要被有效引入以提升建模精度，为此采用有限元法对局部贴敷约束阻尼层圆柱壳进行了动力学建模方法研究。首先，基于Donnell''s薄壳理论，在考虑各层之间变形关系的基础上，推导了复合单元的刚度及质量矩阵；其次，构造了一种过渡单元来连接复合壳单元和仅有基体的单层单元，实现了局部贴敷约束阻尼层圆柱壳总刚度及总质量矩阵的有效组集；然后，在考虑复合圆柱壳弹性约束边界条件的基础上，确定了复合壳的运动方程，并给出了求解振动特性的公式；最后，进行了实例研究，通过与实验和ANSYS仿真结果的对比，验证了所提有限元模型的正确性，并进一步分析了约束层、阻尼层厚度变化对复合圆柱壳振动和阻尼特性的影响。     

阻尼减振结构参数特性分析及动态优化

对阻尼减振结构参数的关取特性、阻尼材料的温度－振频效应及结构的断面形式对结构损耗因子的影响进行了分析。提出在变温度、振频状态下，实行参数解耦，把阻尼材料参数拟合成多项式方程，进行参数动态优化的方法。最后对推土机行走系的轮式阻尼减振结构进行了实际应用，进行了结构参数优化和试验，结果表明试验数据与理论分析相吻合。     

空间三自由度减振装置在陀螺仪抗冲击中的应用研究

将空间三自由度减振装置应用到陀螺仪中,为了达到较好的多维减振目的,传统的机械方法实现二维减振,需要2、3层结构。而采用并联机构作为减振装置的主体机构,并在驱动处辅以弹性阻尼系统,只需单层结构就能达到减振效果。对减振装置主体机构的空间三平移并联机构进行了分析,并利用Pro/E对减振装置进行建模,导入大型仿真软件ADAMS后对减振装置的减振效果进行仿真,其仿真结果表明此装置具有良好的减振效果。     

降噪减振结构金刚石圆锯片的有限元模态分析模型

建立了金刚石圆锯片降噪减振结构模态分析模型 ,采用ANSYS软件对多种阻尼细缝结构金刚石圆锯片的固有频率和模态振型进行了计算 ,研究了阻尼细缝的形状、宽度等参数在锯片降噪减振中的影响并与普通圆锯片进行了比较 ,提出了合理的减振降噪锯片结构的设计途径和措施