附加磁体对局部约束阻尼固支梁损耗因子的影响

研究了在固支梁上设置l段或两段阻尼层时，附加永磁体对阻尼的改进效果．分析了不同阻尼层设置方式下，磁约束阻尼处理对系统一阶模态损耗因子的影响，阐明了磁约束的减振机理，分析了阻尼层剪切模量和磁刚度对磁约束处理减振效果的影响．     

无损检测足尺人造板弹性模量和面内剪切模量

【目的】研究足尺人造板沿长度和宽度方向的弹性模量与面内剪切模量的快速和在线无损检测。提出了一种基于横向自由振动的方法,即通过测量在四节点支承下足尺人造板自由振动时沿长度方向的一阶弯曲、沿宽度方向的一阶弯曲和扭转的3个频率以及板材的密度,来检测其沿长度和宽度方向的弹性模量与面内剪切模量。【方法】利用试验模态分析方法,对3种厚度中密度纤维板和2种厚度胶合板的足尺人造板进行了模态试验,获得了四节点支承下足尺人造板自由振动前9阶模态的频率和振型,同时也进行了力学性能检测试验,并对测量结果进行了重复性分析。【结果】中密度纤维板和胶合板第1和第7阶的振型都分别是沿长度方向的一阶弯曲和沿宽度方向的一阶弯曲,中密度纤维板第5阶的振型是扭转,胶合板第4阶的振型是扭转,同时该检测方法测量结果的重复性很好。【结论】基于横向自由振动理论测定四节点支承下足尺人造板沿长度和宽度方向的弹性模量以及面内剪切模量是可行的。     

弹性-粘弹性复合板模态密度研究

利用弹性最小势能原理和变分法,推导出弹性－粘弹性复合板的弯曲振动模态密度计算公式,系统地分析了阻尼层厚度、温度和频率对模态密度的影响规律,得出自由阻尼板的模态密度随阻尼层厚度增加而增大,约束阻尼板的模态密度随阻尼层厚度增加而减小;自由阻尼板的模态密度随温度的升高而增大,而约束阻尼板的模态密度受温度影响较小等若干结论。     

主动约束层阻尼结构的振动控制

基于弹性、粘弹性和压电材料的本构关系,利用Hamilton原理,推导了主动约束层阻尼板的有限元动力学模型。结合压电材料的机电耦合特性,采用自感电压的位移和速度反馈,对主动约束层阻尼板进行了闭环振动控制,研究了不同控制增益条件下,主动约束层阻尼板的动态特性。研究结果表明:采用自感电压的比例、微分反馈控制,能有效控制约束层阻尼板的振动,增大振动能量耗散,尤其对频率共振峰有明显抑制作用。由于该方法结构简单,容易实现,有很好的工程应用前景。     

复合材料层合悬臂板的非线性动力学研究

 以飞机机翼的颤振为实际工程背景,考虑高阶横向剪切效应、几何大变形和横向阻尼的影响,基于Reddy的高阶剪切变形理论和von Karman的大变形理论,利用Hamilton原理对纤维增强复合材料层合悬臂板的非线性动力学问题进行了研究。建立了复合材料悬臂板在面内激励和横向外激励联合作用下悬臂板广义位移形式的偏微分运动控制方程。利用Galerkin方法,选取二阶模态对复合材料层合悬臂板偏微分形式运动控制方程进行二阶模态截断,得到了具有三次非线性项、参数激励项和横向激励项的常微分形式二自由度非线性动力学方程。在考虑主参数共振和1:2内共振的情况下,用多尺度法获得了复合材料层合悬臂板四维直角坐标形式的平均方程。在平均方程的基础上,利用数值方法分析面内激励和横向激励幅值对系统非线性动力学特性的影响,得到了1:2内共振时复合材料层合悬臂板动力学方程的平面相图、波形图、三维相图和频谱图。结果表明,随着外激励的变化,系统会出现单倍周期运动、多倍周期运动、概周期运动和混沌运动。     

扭转弹簧约束下简支碳纳米管的振动特性

针对两端扭转弹簧约束下简支单层碳纳米管(SWCNT),将非局部弹性理论引入经典欧拉-伯努利梁模型,应用哈密顿原理建立了其振动控制方程以及边界条件,并依靠微分变换法(DTM法)对此高阶偏微分方程进行求解。数值计算研究了扭转弹簧弹性系数、碳纳米管小尺度效应和黏弹性性质对该系统前四阶无量纲固有频率的影响。结论表明小尺度参数、管道黏弹性阻尼参数的增加将会降低系统的各阶固有频率,而且上述两类变化情况均是高阶模态的变化显著于低阶模态;而扭转约束弹性刚度的增加则会提升纳米管的固有频率,并且这一提升效果低阶模态显著于高阶模态。     

冠状动脉植入支架的动态特征分析

采用有限元分析方法,研究了镁合金冠状动脉支架在植入过程中由膨胀产生的弹塑性大变形行为,得到了支架内等效应力随膨胀加载位移的变化规律. 考虑了支架回弹后残余变形、残余应力以及血管约束对其动态特征的影响,计算了支架前5阶的固有频率、相应的振动模态以及在简谐激励下的位移响应. 分析结果指出,植入支架经过膨胀和回弹变形后,前5阶固有频率均会显著降低,并且残余应力对支架固有频率和振动模态影响较小. 考虑血管约束时,支架的前4阶固有频率有所改变,但是不影响振动模态特征. 并且指出支架较之扭转和呼吸变形更易产生弯曲变形. 这些结果可为支架强度和刚度的优化设计提供参考.      

自由层阻尼复合板减振特性的研究

本文研究了自由层阻尼复合板的减振特性,导出了自由层阻尼复合板的抗弯刚度及基本模态损耗因子的计算公式以及振动方程、计算出四边简支单层金属板和自由层阻尼复合板的前几阶固有频率,基本模态损耗因子及受迫振动时中点动挠度,绘出了振动系统前几阶模态振型图.理论值与实验测试结果基本吻合.     

粘弹层合板阻尼振动的层间应力和实验研究

应用混合分层理论,并在板的厚度方向采用位移和应力插值函数推导出粘弹层合板的动力学方程.计算了自由阻尼结构的法向位移响应幅值和层间横向应力的相对幅值,分析了粘弹性材料模量的影响.在高频疲劳试验机上试验不同粘弹性材料的自由阻尼层合板的稳态振动.结果表明:较高的层间法向正应力是低频振动中引起粘弹层合板分层破坏的主要因素,采用面内方向加强的粘弹层合板能有效地降低界面上法向正应力的值.这与通过动力学方程分析粘弹层合板的结论是一致的.     

机敏约束层阻尼减振板耦合系统有限元模型

针对机敏约束层阻尼减振板结构,考虑到粘接层、压电层、阻尼层、基层结构的耦合运动及位移协调关系,结合压电学理论、有限元理论以及粘弹性材料阻尼性能的滞弹性位移场模型,建立了耦合系统的有限元动力模型,该模型可适用于含SCLD结构的任意复杂系统的振动建模研究。以局部覆盖SCLD结构的对边约束钢板为研究对象,进行了结构动力学参数理论计算、ANSYS模态分析与模态实验研究,结果表明：理论分析与实验结果及ANSYS分析能较好吻合,充分证明了建模方法的有效性。     

书本式分布作动器及可控约束阻尼层结构控制的实验研究

利用压电材料的逆压电效应,研制了一种新型压电作动器———书本式分布作动器,讨论了作动器的附加位置,采用比例反馈进行了主动控制试验,通过试验给出了单位电压的控制效果与书本式分布作动器的压电片层数的关系．研究结果表明,书本式分布作动器是一种能在较低驱动电压下产生较大作动力的作动器,它和约束阻尼层结合构成的可控约束阻尼层主被动一体化控制技术对于薄壁结构振动的抑制效果显著,有着较好的工程应用前景     

基于非阻塞性颗粒阻尼技术的填充颗粒对约束阻尼结构减振性能的影响

为使传统的约束阻尼结构的减振性能进一步提高,引入了非阻塞性颗粒阻尼技术,通过颗粒运动状态分析和悬臂梁试验研究了填充颗粒对基于非阻塞性颗粒阻尼技术的约束阻尼结构减振性能,探讨了颗粒填充率、粒径和密度对结构的振动响应、复合损耗因子等阻尼特性的影响规律.结果表明:随着填充率的增加,复合损耗因子呈先增大后减小的趋势,当填充率在50％时损耗因子最高为0.144 7,提高了60.78％,振幅趋于平稳耗时0.257 8 s,此时颗粒呈块状剧烈运动,阻尼效果最为理想;填充等直径钢球颗粒的粒径由0.8 mm增至2.0 mm,复合损耗因子仅增加0.001 5,振幅趋于平稳耗时仅差0.003 9 s,对结构的减振性能无明显影响;填充不等直径的钢球颗粒的质量比为1∶1时,复合损耗因子最大为0.159 1,进一步提高了10％;填充颗粒质量相同时,密度小的材料减振效果最好,体积不变时,密度大的更佳可见基于非阻塞性颗粒阻尼技术的填充颗粒能够提高约束阻尼结构的减振性能.     

约束层阻尼梁的有限元分析

将粘弹性材料的动力特性描述与工程上最常用的有限元分析结合起来 ,采用 GHM方法描述弹性材料的本构关系 .进行有限元分析时 ,考虑到粘弹性材料轴向位移的影响 ,并引入耗散自由度 ,导出了标准二阶定常线性系统模型 ,从而避免因粘弹性材料导致的高阶非线性方程 .算例的计算结果与相关文献中的计算及试验进行比较 ,吻合良好 .表明该方法切实可行 ,计算简捷 ,而且可用于主动控制 ,以便开发出既有被动约束层阻尼控制的高鲁棒性、可靠性 ,又有主动控制的高效性、适应性等优点的主动约束层阻尼控制技术     

基于修正模态应变能法的硬涂层薄板阻尼性能预估

在考虑硬涂层材料的小阻尼特点以及经典模态应变能法计算误差的前提下,提出了一种适用于硬涂层复合结构阻尼性能预估的新方法.推导了修正模态应变能法的原理性公式.以一个涂敷Mg-Al硬涂层的悬臂薄板为例进行了实例研究,并讨论了硬涂层材料参数、涂层厚度对结构系统阻尼性能的影响.结果发现增大硬涂层的杨氏模量、损耗因子及厚度均可提高复合结构的阻尼性能.相关研究成果可为硬涂层材料制备及阻尼减振设计提供参考.     

共固化补片预修补铝板的阻尼和疲劳寿命研究

制备了黏弹阻尼层共固化复合材料补片,对固支的薄铝板应力集中区域进行预修补,利用基于频域的半功率带宽法测试了修补前后的结构阻尼比.建立有限元模型,采用滞后阻尼的假定计算了组合结构的等效阻尼比,对比实验值验证了该模型.采用基于功率谱密度的频域分析方法估算了结构随机振动疲劳寿命.考察了阻尼层厚度、补片长度和纤维层层数对结构等效阻尼比和随机振动疲劳寿命的影响.研究结果表明制备的黏弹阻尼层共固化复合材料补片可以提高薄壁结构的阻尼效果,并可以提高修补件的振动疲劳寿命.     

硬涂层悬臂层合板固有特性的解析分析

基于Ritz理论,研究了解析求解硬涂层悬臂层合板固有特性的方法.用中性面的位移表征硬涂层悬臂层合板的应变能和动能,然后推导出硬涂层悬臂层合板自由振动的运动方程,并给出求解该复合结构固有频率、模态振型、模态损耗因子的方法.以涂覆NiCoCrAlY+YSZ硬涂层的T300/QY89l1型层合板为对象进行了实例研究,分别采用本文方法和ANSYS软件求解该复合结构的固有特性,通过结果比对证明了本文方法的合理性.实践表明,将硬涂层视为复合结构一个特殊的层和采用量纲反变换,可有效获得具有工程意义的硬涂层层合板固有特性参数.     

基于振动能量耗散的间隔阻尼层式支重轮缓冲特性分析

基于履带式工程车辆间隔阻尼层式支重轮振动能量的耗散,对支重轮的减振缓冲特性开展研究,建立其振动能量耗散模型.以310kW履带式推土机为应用对象,在3种典型工况下,建立间隔阻尼层式(阻尼层未间断)支重轮1/3实体有限元耗散模型.经计算发现,间隔层与约束层粘接处和1/3阻尼层端面处的应力与耗散能均较大,易导致"热软化".采用约束层和阻尼层均间断的方式对支重轮结构进行改进,经计算表明改进后的支重轮总耗散能增大,其减振缓冲性能提高;且其应力与耗散能整体均匀对称分布,降低了"热软化"发生概率.     

局部约束阻尼板的减振设计与优化

通过两边简支约束条件下的单点锤击试验和ANSYS模拟研究了阻尼层厚度、阻尼层切口对局部约束阻尼(PCLD)结构振动的影响。分别从结构的振动加速度、振动总级值、最大位移及结构复合损耗因子角度进行阻尼分析,得出结构的阻尼性能随着阻尼层厚度的增加不断改善,综合考虑工程造价和阻尼效率等因素,选2 mm为该结构的最佳阻尼层厚度;对2 mm阻尼层结构进行切口处理可以优化结构的耗能效率,且经过结构中心的切口对结构阻尼性能的影响最为显著。