环状分块覆盖ACLD圆柱壳振动分析的新矩阵方法

基于被动约束层阻尼(PCLD)圆柱层合壳振动分析的研究工作,进一步考虑主动约束层的压电效应,通过在其运动方程中直接施加压电控制力,导出了环状分块敷设主动约束层阻尼(ACLD)圆柱层合壳的整合一阶常微分矩阵方程,并采用新型齐次扩容精细积分法和叠加原理,建立了分析此类ACLD圆柱壳振动控制问题的一种高精度矩阵方法,进而还研究了轴对称自由振动情况下的阻尼特性以及在地面运动激励下的响应。通过数值计算发现,采用与结构响应中的占优模态成分相匹配的分布电压控制方式对振动的抑制效果更好,可称之为占优模态控制策略。     

求解地面运动激励下的部分覆盖约束层阻尼贮液圆柱壳耦振的整合状态传递矩阵法

摘要：基于一般情况下的线弹性薄壳方程和势流理论,考虑被动约束层阻尼（PCLD）的剪切变形的能量耗散和液固耦合相互作用,文中首先导出了PCLD圆柱层合壳的整合一阶矩阵微分方程,该方程的状态向量的每个元素都有明确的物理意义,更方便用于层合壳体在各种边界支承条件的动力学问题的求解。然后通过将流体动压力写成含待求系数的解析形式,借助流固交接条件、新型齐次扩容精细积分法和叠加原理,建立了一种分析该类结构耦振问题的高效率、高精度的半解析半数值方法。通过与无水、两端简支的全覆盖PCLD圆柱壳在轴对称情况下自由振动的解析解结果比较,验证了本文方法的有效性。最后基于文中提出的方法,研究了部分覆盖PCLD贮液圆柱容器在地面运动激励下的动力响应,研究了PCLD厚度、长度、敷设位置以及粘弹芯的复剪切模量模型对减振效果的影响。     

主动约束层阻尼贮液圆柱壳的耦振与控制研究

在被动约束层阻尼(PCLD)贮液圆柱壳研究的基础上,考虑约束层的压电效应,导出了压电主动约束层阻尼(PACLD)贮液圆柱壳呈一阶常微分矩阵形式的电-液-固多场谐耦振的控制方程.由于该方程中所包含的液动压力系数和采用比例微分(PD)反馈控制策略时所必需的参考点径向位移都不能预先给定,无法直接求解.为了克服这一困难,采用新...     

基于传递矩阵法分析ACLD圆柱壳振动控制问题的一种完全力电耦合模型

目前在ACLD薄壳结构的动力学分析中,通常采用一种忽略压电约束层面内电场强度,仅考虑在厚度方向为常量分布的法向电场强度的简化力电耦合模型。文中首先从理论上分析了简化力电耦合模型的局限性,进而提出了一种新的完全力电耦合模型,以此为基础导出了该模型下ACLD圆柱壳的一阶常微分矩阵状态方程,并结合传递矩阵法和齐次扩容精细积分法求解该方程。相对于传统三维模型方法,所建立的新模型和求解方法不仅大幅度简化了计算,而且适用于分析部分覆盖和任意支承条件下ACLD圆柱壳的振动控制问题。最后通过数值算例对完全力电耦合模型和简化力电耦合模型进行了比较,结果表明：简化力电耦合模型仅适用于低频分析;完全力电耦合模型具有更宽的频率适应性     

薄壁圆柱壳在流体脉动激励下的振动特性分析

摘要：为深入研究薄壁圆柱壳在流体脉动激励下的运动特性,应用Donnell简化壳理论,考虑阻尼、结构非线性和附加质量的影响,建立了薄壁圆柱壳在流体脉动激励下的非线性振动方程。基于Galerkin方法将偏微分方程转化为方便求解的常微分方程,利用多尺度法求解了系统主共振的一次近似解,得到了系统稳态响应的转迁集与分岔图,并通过奇异性分析,得到了系统工作稳定性和可靠性的结构参数区域。对薄壁圆柱壳在流体作用下的振动特性进行了数值模拟和实验研究,考察了阻尼系数、脉动频率、液体深度等对系统动力学特性的影响。研究表明,考虑阻尼、结构非线性和附加质量的非线性振动方程更能体现薄壁圆柱壳在流体脉动激励下完整的动力学特性,同时系统中存在多种分岔行为。     

分析部分环状覆盖PCLD圆锥壳自由振动与阻尼特性的半解析法

基于Donnell薄壳和线粘弹性理论,对于粘弹性层仅考虑剪切变形,并采用复常量模型模拟粘性层的能耗特性,导出了PCLD圆锥层合壳的整合一阶常微分矩阵方程,由于周向曲率是纵向坐标的函数,系数矩阵比圆柱层合壳复杂。然后借助精细积分和传递矩阵法,提出了一种分析部分覆盖PCLD圆锥层合壳自由振动和阻尼特性的半解析方法。通过数值算例证明了本文方法的有效性,文中还讨论了覆盖率等参数对PCLD圆锥层合壳固有频率和损耗因子的影响,影响程度和PCLD圆柱层合壳也不同。     

部分覆盖PCLD圆柱壳振动分析的新矩阵方法

基于线弹性薄壳理论和线粘弹性理论,考虑被动约束层阻尼(PCLD)的剪切耗能以及层间的相互作用,首次导出了适用于最一般情况的环状覆盖PCLD圆柱层合壳在谐激励作用下的整合一阶常微分矩阵方程,它的12个状态变量具有明确的物理意义,而且由层合壳完整的位移量和内力量组成,应用范围很广.通过将该模型和齐次扩容精细积分法结合构建了一种高效率和高精度的半解析半数值方法,并与解析解结果进行了对比,验证了该方法的正确性和有效性,借此还分析了PCLD覆盖率和覆盖位置对频率响应函数的影响.     

被动约束层阻尼圆锥壳振动和阻尼分析的新方法

该文基于Donnell薄壳理论,考虑各层锥顶点的水平偏移,分别建立了基壳和约束壳的控制方程。仅考虑粘弹性层剪切变形的影响,由线粘弹性理论,结合基壳、约束壳的控制方程和粘弹性层的法向平衡方程,导出了PCLD圆锥层合壳的整合一阶常微分矩阵方程。该方程的系数矩阵不是常数矩阵,各元素的表达式较PCLD圆柱壳复杂。然后,借助基于精细积分技术的传递矩阵法提出了一种分析PCLD圆锥层合壳振动和阻尼特性的半解析、半数值方法。通过与文献值的对比,证明了该文方法的有效性。该文还讨论了各种参数对系统固有频率和损耗因子的影响。     

改进的结构振动传递矩阵法

针对传递矩阵法中状态向量一阶导数计算复杂问题,改进状态向量的选取。不据边界条件而据方程选取状态向量,可大大简化状态向量一阶导数计算过程。在状态向量与边界条件之间引入关联矩阵,使传递矩阵求解过程更加简单。以圆柱壳振动方程为例,介绍改进的传递矩阵法并证明其正确性。通过求解约束阻尼圆柱壳表明,该方法求解多自由度复杂振动方程优点更显著。     

部分主动约束阻尼梁振动的假设模态法建模

摘 要:基于夹层结构的Mead-Markus基于假设使用假设模态法对部分主动约束阻尼覆盖的梁结构进行建模计算,并与有限元结果进行比较。重点研究压电层厚度、阻尼层厚度、ACLD长度和位置对模态损耗因子的影响,研究表明,适当增加压电层厚度,减小阻尼层厚度,增加ACLD长度有利于增强阻尼效果。     

Vibration and damping characteristics of beams with active constrained layer treatments under parametric variations

Hybrid damping designs with active piezoelectric materials and passive viscoelastic materials (VEMs) combine the advantages of both active and passive constrained layer damping (ACLD/PCLD) treatments.Researchers have established the standards for the extent and placement of the PCLD treatment for common structures. However for ACLD treatment, such detailed studies are not available. This study is aimed to examine, the effect of parametric variation of active constrained layer on the vibration control of the beams treated with optimally placed active or passive constrained layer damping patches. Finite element model is developed to model the open-loop and close-loop dynamics of active/passive constrained layer damping treated beam. The placement strategies of ACLD patches are devised using the modal strain energy (MSE) approach. Extensive experimentation studies are conducted by making twenty one separate samples of ACLD/PCLD treated beams with variations in viscoelastic material layer thickness, ACLD/PCLD patch coverage and location of the patch. Effects of key parameters, such as control gain, viscoelastic material thickness, coverage and location variation of ACLD patch on the system loss factor have been investigated. The careful analysis of results from partially covered ACLD treated beam suggests that the maximum damping of the first mode can be achieved by attaching the ACLD patch only up to 50% coverage. It also reveals that with proper choice of the control voltage and thickness, the effective loss factor can be almost doubled. The present study suggests the potential use of parametric studies that establish some guide lines for the extent and placement of the ACLD patches on the cantilevered beam.     

磁约束阻尼的减振机理

采用在约束层端部上设置永磁体的新方法可使阻尼层获得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。本文应用Hamilton原理，考虑永磁体的影响，推导了对称双层夹心悬臂梁的运动方程，对模型进行了实验验证；分析了一阶共振时，永磁体对共振振幅、阻尼层剪应变、约束层作用力的影响，阐明了新型的磁机敏约束阻尼方法的减振机理。     

基于精细传递矩阵法的变厚度圆柱壳自由振动分析

结合精细积分和传递矩阵方法,对变厚度圆柱壳的自由振动进行计算分析。该方法基于圆柱壳的基本微分方程,推导得到关于位移内力向量的一阶齐次偏微分方程,采用精细积分求得场传递矩阵,将其进行组装得到总传递方程,根据边界条件求解总传递方程中系数矩阵的行列式,计算得到变厚度圆柱壳的固有频率。将计算结果与有限元结果进行对比,验证方法的准确性及有效性。同时探究了边界条件、厚度变化形式、厚度变化系数及长径比对自由振动的影响规律。     

有阻尼负载时圆柱壳的声传递特性分析

摘要 本文分析研究有阻尼负载圆柱壳的声波透射问题,从经典薄壳理论出发,给出有阻尼负载的圆柱壳振动微分方程,结合均匀流场中的波动方程,利用流-固耦合边界条件,给出了声波传递损失的公式,并计算了相应的算例,研究了有阻尼负载圆柱壳中的声波传递特性。分析了声波入射角度、阻尼厚度、壳体厚度等对声波传递损失的影响,得到了有意义的结论,旨在为工程设计提供参考。     

分析结构自由振动的传递矩阵精确形式

本文以微分方程和矩阵分析理论为基础,导出了求解结构自由振动传递矩阵法的精确工,无论是在计算效率和精度上都是对传递矩阵法的一个很好推广。文中运用这种封闭的精确形式求解了分段变厚圆柱壳的自由振动。     

Dynamic characteristics of cylindrical hybrid panels containing viscoelastic layer based on layerwise mechanics

The viscoelastic damping model of the cylindrical hybrid panels with co-cured, free and constrained layers has been developed and investigated by using the refined finite element method based on the layerwise shell theory. The transverse shear and normal strains and the curved geometry are exactly taken into account in the present layerwise shell model, which can depict the zig-zag in-plane and out-of-plane displacements. The damped natural frequencies, modal loss factors and frequency response functions of cylindrical viscoelastic hybrid panels are compared with those of the base composite panel without a viscoelastic layer. The difference in the free vibration and damping of the thin and thick composite laminates and the viscoelastic sandwiched beam between full and partial layerwise theories is verified by comparison with the published results. Various damping characteristics of cylindrical hybrid panels with free viscoelastic layer, constrained layer damping, and co-cured sandwich laminates are investigated. Present results show that the full layerwise damping model accurately predicted the vibration and damping of the cylindrical hybrid panels with viscoelastic layers.     

约束层阻尼圆柱壳动力学分析

采用分布参数传递函数方法对约束层阻尼(CLD)圆柱壳进行了动力学分析。基于Donnell薄壳简化理论,利用Hamilton原理推导了CLD圆柱壳运动方程与边界条件。在进行了三角级数展开和Laplace变换后,引入状态向量,建立了系统的状态空间方程,并利用分布参数传递函数方法进行求解。在数值算例中得到了对边固支CLD圆柱壳的固有频率、损耗因子和频响曲线。计算结果表明该方法具有计算精度高、计算量小、便于考虑阻尼层粘弹性材料频变剪切模量等优点。