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敷设粘弹性阻尼的板和加筋板的振动机理研究

本文对敷设粘弹性阻尼的板和加筋板的振动机理进行了理论分析和数值计算。首先对粘弹性结构有限元动力学方程和复合结构动力学有限元方程进行了探讨。研究了粘弹性结构有限元动力学方程表示为MCK型的可能性。根据对阻尼的假设,给出了考虑了结构外部粘性阻尼和弹性材料内部粘性阻尼的复合结构有限元动力学方程。本文对单一粘弹性结构和自由阻尼层板进行了随机结构分析,认为粘弹性材料的材料参数和几何参数具有随机性。在分析中分别针对结构的固有频率、模态损耗因子以及简谐响应进行了研究。在单一粘弹性结构的振动分析中,考察了模型随机性和泊松比随机性的影响。在模型的随机性分析中分别考察了常复数模型、Kelvin-Voigt模型、三参数分数导数模型和三参数标准流变学模型。以单自由度系统为例,考察了材料的随机性对简谐响应的影响。在自由阻尼层板的分析中,针对不同的阻尼层厚度分别考察了复弹性模量的实部、虚部、材料的损耗因子以及粘弹性材料泊松比的随机性对频率和模态损耗因子的影  (本文共195页) 本文目录 | 阅读全文>>

《清华大学学报(自然科学版)》2011年12期
清华大学学报(自然科学版)

局部约束阻尼层铺设的优化设计

约束阻尼层(constrained layer damping,CLD)是在基本弹性层上粘贴一层阻尼材料层,再在阻尼层上部牢固地粘贴一层弹性材料层。当基本弹性层产生弯曲振动时,阻尼层上下表面各自产生压缩和拉伸的不同变形,使阻尼层受剪切应力和应变,从而耗散结构的振动能量[1]。1959年Ross等人[2]提出了著名的RUK模型,之后的Ditaranto[3]及Mead等人[4]都提出了自己的假设,对该模型做了相应的修改。通常会计算该计算结构的损耗因子来评估结构的阻尼性能。Ker-win[5]于1962年首次提出了模态应变能法(modalstrain energy,MSE),用没有附加阻尼的振型来估计附加阻尼结构的模态损耗因子,之后Rogar[6]跟Medalia等人[7]将这种方法应用到有限元方法上,之后还有人提出了MMSE[8]方法。在工程中,应用最广泛的是局部约束阻尼层(partial constrained layer da...  (本文共5页) 阅读全文>>

《噪声与振动控制》2006年02期
噪声与振动控制

阻尼层敷设方式对结构性能的影响

采用阻尼性能优异的高分子材料对结构进行阻尼处理,以达到减振降噪的目的,在工程实践中已经得到广泛的应用。阻尼结构一般分为,自由阻尼层结构,约束阻尼层结构和插入阻尼层结构三种。自由阻尼层结构由于其结构简单,施工方便以及经济等优点而被更多地采用[1]。自由阻尼层的敷设方式对结构的固有频率和阻尼性能都会产生影响。因此,对此进行研究有利于自由阻尼层结构的优化设计,以求节省阻尼材料投入,并最大程度地发挥材料的阻尼性能,达到最佳的减振降噪效果。对于敷设方式的优化研究文献报道比较多,但是大都是用有限元等方法[2],从力学的角度对结构的阻尼性能进行研究分析。则依据高分子材料阻尼产生的机理,从高分子链段运动的角度研究了所设计的四种自由阻尼层结构的阻尼性能。1自由阻尼层结构的设计选用两种弹性模量不同的高分子阻尼材料,弹性模量大的记为M1,小的记为M2。分别采用单独敷设M1和M2以及同时敷设M1、M2,并改变敷设先后顺序的方法设计制备四种不同的自由阻尼...  (本文共3页) 阅读全文>>

《振动工程学报》2000年03期
振动工程学报

可控约束阻尼层结构的H_∞控制

引 言可控约束阻尼层 [1~ 2 ]是一种新的杂交控制形式。它将压电片附加在约束层阻尼的约束层上 ,利用压电片的逆压电效应 ,通过合适的控制律设计 ,在电场的作用下控制约束层的变形 ,增加粘弹性阻尼层的剪切变形 ,提高振动系统的阻尼 ,对结构进行振动控制。与主动约束阻尼层 [3]相比 ,可控约束阻尼层所需压电片较少 ,易于实现 ,因而在航空航天的薄壁结构振动控制中有着重要的应用前景。可控约束阻尼层结构构成较为复杂 ,存在着机电耦合和粘弹非线性特性 ,使得建立起的理论模型与实际结构间存在着较大的模型误差。如果不考虑这些模型的不确定因素 ,由此设计的控制系统往往鲁棒稳定性较差 ,产生模态溢出等现象。 H∞ 控制设计方法能够处理各种模型不确定性 [4 ] ,并可将鲁棒稳定性问题与干扰抑制问题统一在一个框架下进行讨论 ,因而为可控约束阻尼层结构的鲁棒振动控制提供了一个有利的工具。本文采用理论计算与实验相结合的方法 ,详细分析了可控约束阻...  (本文共8页) 阅读全文>>

《实验力学》1990年20期
实验力学

可控约束阻尼层梁的H_∞控制实验研究

1前言杂交控制是新近发展起来的一种振动控制技术.它通过控制结构系统的耗能机构,来改善和增加振动系统的阻尼,从而达到振动控制的目的.Liao[1]对薄壁结构振动提出了主动约束阻尼层杂交控制方式,尽管仿真结果显示了这种方法的有效性,但是却需要很高的控制电压和较大面积的压电片,因而限制了其工程应用.针对这种情况,张提出了称之为可控约束阻尼层的杂交控制新方式[2,3].它将压电片附加在约束阻尼层的约束层上,利用压电片的逆压电效应,通过合适的控制律设计,在电场的作用下控制约束层的变形,增加粘弹性阻尼层的剪切变形,提高振动系统的阻尼,对结构进行振动控制.与主动约束阻尼层相比,可控约束阻尼层结构简单,所需压电片较少,易于实现,因而在航空航天的薄壁结构振动控制中有着重要的应用前景.带有可控约束阻尼层的结构由压电层、约束层、粘弹性层和基层共四层构成,实际上是一个机电耦合和具有较多非线性因素的系统,因而对其精确建模较为困难.另一方面,即使获得了精确...  (本文共8页) 阅读全文>>

中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)

分段约束阻尼层结构及其在空间机械臂减振中的应用

空间机械臂是完成空间站组装和维护任务的重要工具,由于臂杆的柔性,在轨展开之后机械臂末端容易产生振动。约束阻尼层是对柔性结构进行振动控制的有效方式,其机理是粘弹性阻尼层在剪切变形的过程中能将部分应变能转化为热能。一种同时切断约束层和阻尼层的分段方法可以进一步提高约束阻尼层的阻尼特性,但是这种分段方法并不是对所有类型约束阻尼层都适用,本文对分段约束阻尼层的特性进行了研究,并以在研的空间站机械臂小臂系统为例讨论了如何在工程中应用约束阻尼层对柔性结构进行振动抑制。首先依据层间切应力连续假设,建立了分段约束阻尼层的有限元模型,这种模型在阻尼层极薄时仍然有较高的计算精度,比较了考虑和未考虑层间切应力连续条件的两种模型的损耗因子结果。结果表明,阻尼层极薄时并不能使结构获得较好的阻尼特性并通过试验对这一观点进行了验证。损耗因子是通过模态应变能法计算得到的,作为定量衡量结构阻尼水平的标准。阻尼层内的剪切应变场和粘弹性材料的体积直接决定约束阻尼层的...  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>