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。     

夹芯复合材料结构阻尼特性研究

从粘弹性材料的本构关系出发,应用复特征值理论推导了夹芯复合材料结构阻尼的计算方法;同时基于能量损耗原理和阻尼的产生机理,研究了夹芯复合材料结构阻尼计算的模态应变能方法;提出了两种承载/减振夹芯复合材料结构模型,应用动态力学热分析方法测量了芯材的阻尼参数;应用两种阻尼计算理论和有限元数值分析相结合的方法研究了两种夹芯结构模型的损耗因子,并与试验结果进行了比较;分析了夹芯厚度对结构损耗因子的影响.     

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。      

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。     

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。     

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。     

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。     

聚醚氨酯结构与阻尼性能的研究（Ⅱ）

在前文利用动态粘弹仪讨论聚醚氨酯结构与阻尼性能关系的基础上，进一步探讨了由聚醚氨酯作为阻尼层，高模量环氧复合材料作为约束层构成的约束阻尼结构的阻尼性能。结果表明，聚醚氨酯结构对约束阻尼结构的阻尼性能影响很大；其模量也影响材料与金属复合后的阻尼性能，而且复合后的损耗因子峰值温度（Ｔａ）往往较聚醚氨酯的玻璃化温度（Ｔｇ）高２０℃左右；适当的软硬段配比可获得在－２０℃～＋６０℃宽温域内性能优良的阻尼材料     

玻璃纤维芯铅丝增强橡胶复合材料阻尼性能研究

本文根据材料性能互补原理,结合阻尼减振机制,设计并制备了一种(金属/无机纤维/橡胶)三元阻尼材料-玻璃纤维芯铅丝增强橡胶复合材料(GF/Pb/R).研究了具有不同界面结合强度(弱、中等、强结合)的GF/Pb/R在-30℃～50℃、5Hz和27℃、1～50Hz两种条件下的存储模量和阻尼性能.结果表明,三种复合材料的力学性能均比橡胶高,其刚度随界面结合强度提高而提高;复合材料损耗因子按照界面弱结合、强结合和中等强度结合的顺序降低,其阻尼性能随温度的变化比橡胶平缓.     

纤维增强复合材料动力学固有特性及阻尼特性分析

基于模态应变能原理,推导了复合材料层合梁阻尼计算式,进行复合材料模态应变能Abaqus有限元验证;采用手糊和真空工艺制作了3种不同复合材料层合梁试件,并开展了动力学试验,得到了复合材料层合梁固有频率和面内各向异性阻尼系数;分析了不同角度铺层对层合梁固有频率和结构阻尼比的影响规律.结果表明:复合材料面内损耗系数以剪切损耗最大;手糊制作的层合试件材料主方向损耗因子均较真空制作的要大;两种常用的正交布材料主方向损耗因子存在下列关系:高强正交布(手糊)＞无碱正交布(手糊)＞高强正交布(真空)＞无碱正交布(真空).     

高应变率下阻尼铝合金的动态力学性能研究

针对航空用高阻尼铝合金在高应变率载荷下的服役特征,研究了两种高阻尼铝合金在高应变率下的动态力学性能.采用分离式霍布金森(Hopkinson)压杆对高阻尼铝合金进行了动态压缩实验,获得了应变率(140,275,500s-1)对材料应力-应变曲线的影响规律,并同普通铸造铝合金ZL101A的动态压缩力学性能进行比较分析.结果表明:高阻尼铝合金在高应变率下的力学性能明显优于普通铸造铝合金;第一种高性能阻尼铝合金的动态压缩力学性能优异.第二种高性能阻尼铝合金随着应变率的提高,材料的弹性模量和应力均有所下降,但是形变强化效果显著.     

复杂阻尼结构阻尼模型研究

复杂结构动力分析过程中,阻尼比的计算显得非常重要。由于复杂结构的阻尼模型具有特殊性,对如何确定阻尼比等参数,至今没有较好的理论和方法。针对由多种不同阻尼特性材料建造的复杂结构,提出了一种基于换算模态阻尼比的阻尼模型。通过复阻尼理论和模态应变能法,推导了换算模阻尼比,并得到了换算模态阻尼比与各种材料阻尼比之间的关系。将所提出的方法应用于工程结构,该方法计算的动力响应与结构瑞雷阻尼法相比,其精度更高,接近于单元阻尼比法的结果。由于其方法简单、物理意义明确,在复杂结构动力分析中具有广泛的应用前景。     

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。     

高性能氯化丁基橡胶复合阻尼材料的制备技术及力学阻尼性能研究

采用机械共混改性方法制备了高性能氯化丁基橡胶(CIIR)/四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(AO-60)/酚醛树脂(PF)复合减振材料。研究了硫化体系、混炼温度和酚醛树脂用量等对复合减振材料力学阻尼性能的影响。结果表明:在CIIR/AO-60复合材料体系中,采用氧化锌硫化体系制备的减振材料的力学阻尼性能较佳;在混炼条件110℃×30min下制备的复合减振材料的综合阻尼性能和相态结构分布都优于常温下制得的阻尼材料;在CIIR/AO-60材料体系中,随着PF用量的增加,复合减振材料的力学性能、贮能模量和损耗模量都得到提高,复合减振材料的动态力学性能曲线向高温方向移动,材料体系的最大损耗因子值有一定的降低;当PF用量为5份时,所制备的高性能氯化丁基橡胶复合减振材料具有更好的综合力学阻尼性能。     

用于制备泡沫金属的发泡剂的种类及特性

利用发泡剂产气使得金属熔体泡沫化是制备泡沫金属的方法之一.发泡剂的产气特性是决定金属熔体泡沫化进程的重要因素.介绍了两类发泡剂:以氢化钛为代表的金属氢化物和以碳酸钙为代表的碳酸盐.总结和分析了各种发泡剂的产气原理、在不同气氛下的产气特性、发泡剂的预处理对金属熔体泡沫化的影响及不同发泡剂的优缺点和使用的范围.     

DOPO超分子作用阻尼硅材料的动态力学性能

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)接入多乙烯基硅油中制得具有超分子作用的硅橡胶阻尼材料(DOPO-PMVSPVMQ)。研究了材料基团之间的超分子作用及其对材料阻尼性能的影响,建立具有超分子修正项的分数阶导数Kelvin-SI模型。采用模型对材料的动态力学性能进行了表征,研究其在不同环境条件下的性能变化情况。模型可以准确有效地对材料在不同温度(240～420 K)、不同频率(1～100 Hz)下的存储模量及损失模量进行描述。材料的存储模量及损耗因子都随着温度的升高逐渐减小,随频率的增加逐渐增大。在研究的温度及频率范围内材料的模量在0.4～0.8 MPa之间,损耗因子在0.15～0.3之间。在宽温宽频范围内,模型修正项贡献率在30%～60%之间。随着温度的升高、频率的增加贡献率逐渐下降,但仍然在20%以上。     

充液管道开孔阻尼结构有限元分析

针对管道减振提出一种开孔阻尼结构,为分析此开孔阻尼结构的减振性能,采用模态应变能法,利用有限元软件ANSYS,并通过APDL语言编程,实现了弹性－粘弹性复合结构的近似动力学计算,为工程实际中粘弹阻尼结构的设计、分析提供一种简单可行的方法。采用此方法分析本文提出的开孔阻尼结构,得到一些有用的结论,可为类似充液管道的减振降噪提供有益借鉴。