玻璃纤维夹芯材料力学性能与阻尼特性分析

对大跨度建筑用复合金属屋面板的玻璃纤维夹芯材料的力学性能进行了试验测定。测得了玻璃纤维棉层压方向和顺纹方向的拉压强度、弹性模量和泊松比等基本力学参数,结果表明层压方向和顺纹方向的力学性质不相同。采用振动梁法进行了阻尼特性试验,得到了材料损耗因子的值,并根据试验数据拟合出了玻璃纤维棉损耗因子-频率的曲线,在测试频率范围内材料的损耗因子值为0.5左右,表明该材料为高阻尼材料。进一步以一块玻璃纤维夹芯复合金属板为算例,采用模态应变能法对其阻尼特性进行了数值分析。玻璃纤维夹芯复合屋面板的各阶模态损耗因子在0.3～0.5左右,表明玻璃纤维夹芯复合金属板具有较高的结构阻尼,在大跨度结构风振计算中将玻璃纤维夹芯复合金属屋面板看作刚性板是不正确的。     

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.     

多层粘弹阻尼复合结构阻尼性能的研究

制备了多层粘弹阻尼复合结构，并研究了其阻尼性能．实验结果表明，多层粘弹弱约束阻尼复合结构的阻尼性能优于多层粘弹自由阻尼复合结构的阻尼性能．     

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。     

金属橡胶阻尼软夹芯结构材料研究进展

金属橡胶阻尼软夹芯结构材料采用等材复合制造工艺,具有基材成熟、阻尼高、刚柔并济和制造成本低等技术特点,由于其独特的金属丝编织空间网络勾连微结构,可获得优异的干摩擦阻尼耗能和热防护等优异性能,在国防和高端装备部件复杂使役工况下具有重要的应用前景。然而,金属橡胶材料及夹芯构件制备工艺和力学性能的一致性差、微结构与性能之间的映射关系不明确等关键问题阻碍了其性能优化调控和产业化应用。本文全面报道了金属橡胶材料及夹芯构件的研究进展,介绍了典型金属丝网微结构及机织工艺、宏细观本构理论预测模型、数值建模与全场测量技术、航空及相关领域工程应用案例分析等,剖析了金属橡胶阻尼软夹芯结构材料研制和热振服役过程中存在问题,并对其衍生结构材料研究和潜在应用进行了展望。     

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。     

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。     

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。     

阻尼加强筋板架减振性能试验研究

基于试验模态分析,考察船用加强筋板架模型在不同敷设位置,全部进行约束阻尼等处理方式对系统动态特性的影响。试验结果表明:(1)板架表面进行约束阻尼处理后,在不同测点位置,结构表面振动均有不同程度的衰减;(2)阻尼减振作用与激励源传播距离有关,在激励点位置,阻尼减振效果不佳;(3)阻尼减振效果与激励方式、阻尼敷设位置均有一定关系,局部阻尼处理在特定情况下可达到与全部阻尼处理相当的减振效果。     

低密阻尼金属/金属复合体材料的组织与性能研究

采用快速凝固／粉末冶金法成功地研制出Ａｌ－７．０９％Ｆｅ－１．３４％Ｍｏ－１．４５％Ｓｉ（ＦＭＳ０７１４）合金及其金属／金属复合体材料ＦＭＳ０７１４／１５％Ａｌ和ＦＭＳ０７１４／１０％（Ｚｎ－３０％Ａｌ）,考察了其组织、拉伸性能、阻尼性能和密度,产散锻铝ＬＤ７ＣＳ合金进行了对比。结果表明：ＦＭＳ０７１４合金本身就具有较好的拉伸与阻尼性能。添加纯Ａｌ和Ｚｎ－３０％Ａｌ合金粉均使其强度下降,而 ＦＭＷ     

考虑基底层阻尼的自由阻尼结构损耗因子修正公式

针对基底层阻尼不可忽略的自由阻尼结构,考虑基底层的拉伸变形,根据变形能理论和复刚度理论分别推导得到修正的损耗因子公式。而后利用ANSYS软件建立自由阻尼矩形板的实体模型并进行谐响应分析,分别通过变形能法和输入率法得到结构损耗因子的数值解。仿真对比表明,变形能法和复刚度法两种损耗因子修正公式的计算结果相吻合,结构损耗因子的两种有限元数值解均与修正公式的解析解相一致。研究表明,损耗因子修正公式是正确的,可用于一般基底层的自由阻尼类结构的损耗因子计算。     

结构阻尼复合材料热老化性能研究

结构阻尼复合材料具有高比强度、高比模量、高阻尼等特性,用于船舶领域具有减振降噪的优良特性。为了研究结构阻尼复合材料在热环境下性能演变规律,本研究以玻纤复合材料及共固化阻尼改性的结构阻尼复合材料为研究对象,开展了结构阻尼复合材料力学性能、阻尼性能,及其耐湿热老化性能研究。研究发现:经阻尼处理后,复合材料的阻尼性能提高了1倍;短时热老化试验,对阻尼复合材料的力学和阻尼性能影响较小;通过长期热老化试验并根据阿伦尼乌斯方程,建立了结构阻尼复合材料的寿命方程,并推算出其最高使用温度为82.1℃,满足预期使用需求。     

夹芯复合材料阻尼性能的研究进展

随着航空航天轻质高速化和精密仪器设备自动化的发展,振动问题日益凸显.夹芯复合材料比强度高、比模量大、减振性能优良,兼具结构和功能一体化的特性,成为航空航天领域研究的热点.从复合材料基体、增强体、界面3个方面阐述了复合材料的减振机理,介绍了目前研究热门的夹芯结构以及芯材、面板、结合界面及其相互作用对阻尼性能的影响规律,概述了夹芯复合材料阻尼改性的研究现状,最后对夹芯复合材料阻尼的研究方向进行了展望.     

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。     

包覆不同开孔阻尼结构的管道减振仿真分析

利用ANSYS软件,采用模态应变能法,通过APDL语言编程,近似计算粘弹性复合管道结构的动力问题,应用MTLAB软件对ANSYS计算结果的比较,得出一些关于不同开孔方式对管道阻尼结构减振效果的对比结果,为实际工程类似管道结构设计提供一些借鉴。     

低密度高阻尼金属/金属复合材料

采用快速凝固 /粉末冶金法制备了Al-7Fe -1 .4Mo -1 .4Si(FMS0 71 4)合金及其复合材料FMS0 71 4/xAl(x=1 0～ 2 0 )和FMS0 71 4/y(Zn-3 0Al) (y =1 0～ 2 0 )w(B) / % .运用三点弯曲法、拉伸试验和阿基米德法分别测试了其阻尼性能、拉伸性能和密度 .结果表明 :FMS0 71 4合金本身即具有较好的阻尼性能 .添加纯Al粉对其阻尼性能影响不大 ;而添加Zn-3 0Al合金粉则显著提高其阻尼性能 .FMS0 71 4合金及其复合材料的阻尼性能与拉伸强度均优于LD7CS合金 .其中 ,FMS0 71 4/ 1 5 (Zn-3 0Al)具有最佳的综合性能 ,在航空和航天领域显示出良好的应用前景 .     

基于谱有限元的自由阻尼梁结构损耗因子分析

使用谱有限元分析了自由阻尼梁中扩散波类型及其损耗因子,通过对其特征波形的分析探讨了各个频率下每种波的激励条件,然后使用有限元对自由阻尼长梁做谐响应分析得到各个单元的应变能,根据应变能法计算得到该长梁分别在垂直和水平激励下的结构损耗因子,对结构损耗因子同激励起的波类型之间的关系进行了讨论,最后分析了边界反射对结构损耗因子的影响。研究表明：垂直激励主要激励起最高阶弯曲波或者某些低阶纵波,水平激励主要激励起最高阶纵波;边界反射对结构损耗因子的影响随着梁长增大以及激励点远离边界而变小;不同边界条件的结构损耗因子一般情况下比较接近,但在一些频率点处会存在一定的差异;自由阻尼梁的结构损耗因子主要由激励所能激励起的波类型所决定,在一定程度上受到边界反射影响。     

0-3型橡胶基压电阻尼复合材料的制备及其性能

本文以通用橡胶为基体材料,以一定体积分数的锆钛酸铅粉体（PZT）为压电相、导电炭黑为导电相制备了0-3型压电阻尼复合材料。经过直流高温油浴极化处理后,获得了在低频下具有较高损耗因子的压电阻尼材料,并研究了其断面形貌、压电应变系数、损耗因子等各项性能。     

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。     

氢化羧基丁腈橡胶/AO-2246复合材料阻尼性能研究

以氢化羧基丁腈橡胶(HXNBR)为基体,加入极性有机小分子2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(AO-2246)进行改性,制取了HXNBR/AO-2246复合材料,对其阻尼性能进行研究。结果表明,AO-2246质量分数在40%以内时,随其用量的增加HXNBR/AO-2246复合材料阻尼性能逐渐提高,在40%时状态最佳,此时损耗因子(tanδ)峰值为2.21,对应玻璃化转变温度(T_g)为24.9℃,tanδ>0.3的有效阻尼温域为32.6℃。HXNBR/AO-2246复合材料阻尼性能的提高是基于HXNBR中氰基(—CN)和羧基中的C=O与AO-2246中的羟基(—OH)形成了氢键网络作用,以及AO-2246较大侧基所带来的位阻效应。同时,随着AO-2246用量逐渐增加,小分子达到饱和并开始自聚结晶,材料出现两相结构,在AO-2246质量分数为50%时,过多的小分子使得材料阻尼性能下降,但对应Tg继续往高温方向移动。