基于波函数法的自由阻尼薄板与声学耦合响应

对敷设自由阻尼薄板振动响应进行了分析,以复刚度为基础得到了在Kirchhoff理论下复合薄板振动控制方程。基于波函数法理论,推导了自由阻尼薄板振动分析模型以及包含自由阻尼结构与声腔的三维耦合模型的建模方法;以四边固支自由阻尼矩形板及耦合的结构声学系统为例,分别以波函数法与有限元法计算了其50~500 Hz频段内的结构与声学响应。结果表明:波函数法能有效的应用于添加自由阻尼的薄板振动以及结构声耦合系统响应的预测与分析;相比于有限元法,其高精度、高收敛率的特点使波函数能有效解决更高频率的声振问题。     

正交各向异性薄板振动响应的波函数法

提出了适用于正交各向异性薄板弯曲振动响应预测的波函数法,基于Kirchhoff正交各向异性薄板振动控制方程,推导了体现各主轴物理量且精确满足其控制方程的复合结构波函数。通过傅里叶变换,在波数域对响应函数进行角积分,得到处于外部激励下的无限正交各向异性板振动响应。结合正交各向异性薄板的物理边界,运用加权余量法求得各正交各向异性结构波函数的系数,得到薄板的弯曲振动响应。建立矩形正交各向异性板的波函数响应模型,通过双级数解法验证了方法的正确性,与有限元法的对比结果说明,波函数法对正交各向异性薄板在中频范围的振动响应预测有着更高的计算效率。     

基于波函数法的结构振动功率流研究

根据波函数法（WBM）基于间接Trefftz法且不同于有限元等传统方法、在整个分析域内位移场由精确满足动力学方程函数表示、适用范围由低频扩展至中频等特点,基于该法对结构中频振动功率流问题进行研究。算例中用WBM法分析板结构功率流,并与有限元法比较。用计算结果验证该方法在求解中频振动功率流的有效性与优势。     

附加粘弹阻尼层的薄壁构件振动问题研究综述

由于其结构”轻”和“薄”的特性,薄壁构件相对于常见厚壁构件来说更易产生振动。在薄壁构件上粘贴粘弹阻尼材料来控制其振动是一种非常有效的手段,在工程上已经得到广泛的应用。附加粘弹阻尼层的薄壁构件振动问题数十年来一直是振动工程领域研究的热点问题。特别是最近十几年取得了不少新的进展。本文简单介绍了粘弹材料的敷设形式,然后精选了2000年以来粘弹阻尼层处理的薄壁构件振动领域的七十余篇文献,分六大类总结了其研究新进展。得出的结论和展望将对未来从事这一领域的研究者们提供较有价值的参考。     

结构振动阻尼测试的衰减法研究

使用反向滤波、反向积分、能级平均等技术构建了衰减法阻尼测试的数据处理系统,研究了衰减法阻尼测试结果与统计能量分析意义下的频段阻尼之间的关系,探讨了频段外模态的阻尼对频段阻尼测试结果的影响,最后使用平板的瞬态冲击有限元仿真数据对相关结论进行了验证。研究表明：在所研究的频段内,当各模态的阻尼相差不大时,衰减法测试结果同统计能量分析意义下的频段阻尼一致,反之衰减法测试结果小于统计能量分析意义下的频段阻尼;当频段外含有阻尼较小的模态时,该模态对该频段的频段阻尼测试结果将产生较大的影响;如果各模态的模态阻尼随频率变化平缓,则各频段的频段阻尼测试结果较为准确,反之相关频段的频段阻尼测试结果误差较大。     

空间弹簧阻尼并联振动模型的键图仿真

键图是振动系统建模的有效方法，它易于描述一维的单自由度和多自由度振动。将键图扩展应用到任意多个弹簧阻尼并联的空间多自由度振动系统，基于牛顿-欧拉法建立空间质量块的键图模型，将其和空间任意个并联的弹簧阻尼模型按照因果关系连接起来，再进一步补充添加角速度变换模块和运动学反解等模块就形成了描述空间多自由度振动系统的一般模型。以一个液压Stewart平台为实例进行仿真，仿真结果验证了模型的正确性，该模型对于研究空间复杂振动系统具有参考价值。     

非平稳激励下薄板结构减振附加阻尼层的拓扑优化

讨论了附加阻尼层的薄板结构在非平稳随机力作用下以减振为目标的阻尼材料层的拓扑优化问题。建立了以阻尼材料的相对密度为设计变量,以结构非平稳响应位移方差最小化为目标和阻尼材料用量为约束条件的拓扑优化模型。由于结构受到非平稳随机激励作用,其随机响应可以采用时域显式法快速求解;随机响应方差对设计变量的灵敏度采用了基于伴随变量法的时域显式法进行分析,并采用优化准则法求解优化问题。数值算例验证了所提方法在非平稳随机激励作用下进行动力拓扑优化减振的可行性与有效性。     

基于激振法的空气弹簧垂向刚度和阻尼特性研究

以Firestone公司的1T15M-2型膜式空气弹簧为基础,与容积为22L的附加空气室构成带附加空气室空气弹簧.采用激振法研究了当空气弹簧与带附加空气室之间安装有孔口连续调节装置时,系统的振幅放大率和加速度稳态响应随激振频率和节流孔面积的变化规律,以及空气压力、节流孔流通面积对空气弹簧垂向刚度和阻尼的影响.研究发现,在3种各自不同压力条件下,无论节流孔面积大小如何,随着激振频率的增加,系统振幅放大率和加速度稳态响应值都先增大,并且在共振点时达到响应峰值,然后减小至较小的稳定值.当节流孔面积变化时,系统共振时的振幅放大率和加速度稳态响应峰值在节流孔面积调节至大约57 mm2时出现最小.节流孔面积对垂向刚度和阻尼都有影响,其中节流孔面积从57 mm2变化到78 mm2时,带附加空气室空气弹簧的刚度发生显著减小;阻尼的敏感变化范围为11 mm2～187mm2,在57 mm2附近阻尼达到最大值.空气弹簧中的空气压力对垂向刚度和阻尼也有影响,内压越大,对应的刚度越大,而阻尼反而越小.该研究结论为刚度和阻尼连续可调空气悬架的研发提供了一定的依据.     

大载荷阻尼弹簧隔振器的研究

大载荷阻尼弹簧隔振器的研究朱振江（上海交通大学）一、概述随着中小型动力设备振动隔离技术的普遍应用，工业生产上对大型机械设备的振动隔离也提出了要求，鉴于目前各生产厂家出售的各类隔振器，最大承载也只有壹吨左右，如果对几十吨至几百吨的大型机组进行振动隔离，...     

基于有限元法的贴敷阻尼薄板声辐射性能研究

基于分层理论,建立了四边简支约束条件下薄板声辐射特性有限元分析模型,计算了其固有频率、辐射声功率及振动均方速度,并与Comsol软件计算结果进行对比,证明了该方法的有效性。其次,将分层理论用于贴敷阻尼薄板的声辐射特性研究中,分析了单/多层阻尼对结构声辐射特性的影响。最后,通过分析贴敷阻尼薄板在轻/重流体、不同流速条件下的声辐射特性,研究了流体对贴敷阻尼薄板声辐射特性的影响。结果表明,贴敷多层阻尼的薄板结构声辐射特性对阻尼材料贴敷顺序较为敏感,将弹性模量较大的阻尼材料贴敷在靠外侧能够增大约束阻尼层的剪切变形,有利于提高结构整体的损耗因子,降低结构的振动和声辐射;流体流动时,结构声振特性将发生非线性变化,当流速较低时,结构声振特性变化明显,随着流速增大,变化趋势趋于平稳。     

附加约束阻尼减振装置控制下承钢板梁横向振动技术研究

本文采用粘弹性连接装置对相邻桥梁进行横向加固，推导了粘弹性连接复合结构的结构损耗因子，用自编的车－桥系统计算机程序对四种不同车辆编组民政部下采用单撑及三撑加固方案前后车－桥系统的动力响应进行模拟。模拟结果表明三撑的粘弹性连接有有效减小车－桥系统的动力响应。     

基于惯容-弹簧-阻尼的结构减振研究

提出了4种新型基于ISD(I-惯容,S-弹簧,D-阻尼)结构的被动振动控制减振形式,以减少工程结构受到外部激励时的振动。根据牛顿第二定律建立了系统的动力学方程,得到了系统的稳态振幅放大因子,发现4种模型都存在独立于阻尼比的固定点。将固定点调整到同一高度进而得到最优刚度比,然后利用H∞优化使系统的最大值最小化得到了系统的最佳阻尼比。通过与传统动力吸振器在简谐激励和随机激励下的响应进行比较,发现ISD结构有很好的减振效果,为新型减振机构模型的提出和设计提供了理论依据。     

基于惯容-弹簧-阻尼的结构减振研究

层间隔震技术是一种新的减震控制方法。建立了附加惯容器的层间隔震混合控制系统分析模型,推导了附加惯容器的层间隔震混合控制系统的动力特性公式,分析了模型计算参数对动力特性的影响。建立了基于反应谱的地震响应预测公式,并采用时程分析法进行验证;研究了附加惯容器的层间隔震混合控制系统的响应控制效果,对关键参数的影响进行了分析。研究结果表明：惯容器对层间隔震结构的地震响应具有一定的控制作用,所建立的分析方法能较好预测附加惯容器的层间隔震混合控制系统的地震响应,惯容器可实现对位移及加速度双控制的目标。研究结果可作为附加惯容器的层间隔震结构地震响应预测分析方法,并为层间隔震混合控制系统设计提供参考。     

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。     

基于层间位移利用率法修正消能减震结构的附加阻尼

详细分析了悬臂墙式黏滞阻尼器层间位移利用率(阻尼器位移与楼层位移之比)中阻尼器位移的三个组成部分,即楼层位移、梁柱节点转动、悬臂墙自身变形所引起的阻尼器位移。推导了层间位移利用率与阻尼器布置位置和消能子结构梁柱刚度比两个参数之间的关系,并采用与这两个参数相关的修正函数来考虑仿真模拟中较为繁琐的阻尼器动刚度问题,得到实用的层间位移利用率计算公式。研究结果表明:层间位移利用率在阻尼器靠边布置时小于1,居中布置时大于1,且布置越接近梁跨中层间位移利用率越大;随着消能子结构梁柱刚度比的增大,层间位移利用率在阻尼器靠边布置时增加,居中布置时减小,即都更接近于1;层间位移利用率越大,达到同样期望附加阻尼比所需的附加阻尼越小,体现出更好的经济性。最后,通过工程实例充分地验证了该减震设计方法的正确性与实用性。     

新型高阻尼弹簧及其性能研究

主要研究一种新型高阻尼弹簧(填充金属丝和浸沥青的弹簧)的阻尼性能，通过实验得到，普通弹簧在填充金属丝和浸透沥青后，可以提高阻尼。填充少量金属丝的弹簧阻尼表现为库仑阻尼，而填充金属丝的量增加到一定程度后，则表现为粘性阻尼，实验研究还得到了阻尼弹簧的阻尼随金属丝填充率的变化关系。最后，还进行了用高阻尼弹簧对受简谐荷载强迫振动梁做动力吸振的实验研究，结果表明，用高阻尼弹簧做TMD具有良好的减振效果。     

基于SMA主动阻尼的桅杆振动控制的研究

将SMA(Shape Memory Alloy, 形状记忆合金)丝作为桅杆结构的纤绳或纤绳的一部分,把它和PSD光电位置传感器、数据采集板、计算机、恒流源组成控制系统,以对桅杆的振动进行控制.对桅杆结构的振动控制试验表明,处于超弹性状态的SMA纤绳,可以成为性能优异的主动阻尼器,并有效地使结构振动得到抑制.     

薄膜振动附加质量试验研究

附加质量对于膜结构振动特性有明显影响,在其振动分析中不能忽略.利用真空箱测试薄膜在不同密度空气中的振动特性,研究了薄膜振动的附加质量影响因素和规律.真空箱采用钢板和钢化玻璃制作,利用真空泵调节真空箱内的气压可以改变箱内的空气密度.对比薄膜在不同密度空气中的振动频率,可以计算其附加质量.试验结果表明,薄膜自振频率随气体密度减小而增大,附加质量效应十分明显,且与模态振型相关.基于试验分析提出了附加质量分布的简化模型,即对于每阶模态,薄膜振动的附加质量分布相当于振型各区域上均匀分布有0.65倍该振型区域特征长度的空气,而振型区域特征长度,取该区域内切圆直径.利用该简化模型分析薄膜得到的振动频率与本文及已有试验结果符合良好,证明了该简化模型的有效性.     

基于振动梁法小弹性模量材料阻尼特性测试研究

振动梁法可以获取金属层+阻尼层+金属层三明治梁的结构损耗因子,进而求得阻尼材料的材料损耗因子。但是通过理论研究发现,当阻尼材料的弹性模量低于10 MPa时,在外载荷作用下,三明治梁的上下金属层对阻尼层产生明显的横向挤压,不满足振动梁法的理论假设。为此,提出一种仿真与试验相结合的方法获取了HT 800、Regufoam 2000和SR 450这三种小弹性模量阻尼材料的材料损耗因子。在试验部分,利用振动梁法获取三明治梁结构阻尼损耗因子,以此作为仿真中结构损耗因子的目标值。仿真部分,建立三明治梁有限元模型,通过不断改变材料损耗因子的输入值获取模型相应的结构损耗因子,直到仿真与试验结构损耗因子相等时,仿真中相应的材料损耗因子值即为小弹性模量阻尼材料损耗因子。该种测试方法为小弹性模态阻尼材料阻尼测试提供了参考。     

建立弹簧－质量－阻尼系统数学模型的数轴法

提出一种建立弹簧―质量―阻尼系统其数学模型的简单方法——数轴建模法,即建立与系统平行方向的数轴,把弹簧或阻尼器的实际位移值当做有理数标在数轴上对应位置,然后按照有理数比较大小的结果确定相应质量块所受弹簧力或阻尼力的大小和方向,进而求得系统的微分方程。分别以单自由度系统、两自由度振动系统及多自由度系统为例,阐述了数轴法在建立机械振动系统的数学模型中的应用。结果表明此方法在列写弹簧―质量―阻尼系统的运动微分方程时非常有效。