贴敷多约束阻尼片Z形管路参数化有限元建模及振动分析

为了提高管路动力学减振设计的效率,以贴敷多个约束阻尼片的Z形管路为对象,研究以阻尼片的几何参数、位置参数及材料参数为设计变量的管路系统参数化有限元建模方法。首先,阐述了管路系统参数化建模理念,将参数化建模过程中涉及的参数分为非受控参数和受控参数;其次,对管体沿轴向切分及沿周向按固定角度划分网格,使约束阻尼片与管体单元节点相对应,并创建用于储存卡箍节点位置信息的参数化循环数组,实现适应参数化的卡箍节点编号更新;再次,进行了实例研究,用所描述的方法实现了对应3种贴敷方案的Z形管路系统参数化有限元建模;最后,对比贴敷约束阻片前后管路的振动参数,评估各方案的减振效果。研究结果表明：贴敷约束阻尼片后的管路系统的第1阶共振响应均出现不同程度降低,约束阻尼片周向贴敷范围对振动响应的影响最大,增加贴敷长度及阻尼片厚度对减振有利。     

约束阻尼结构板振动性能实验研究

通过对约束阻尼结构试样进行单点锤击实验,研究了约束层厚度和阻尼层厚度对约束阻尼结构振动性能的影响。分析了各组结构的振动幅值、振动加速度、振动加速度总级值和结构复合损耗因子。研究发现,当结构约束层厚度从40 mm增加至60 mm时,试样减振性能改善最明显。当结构约束层为80 mm厚时,3 mm厚阻尼层结构减振效果最好且阻尼层阻尼效率最高。当结构约束层为20 mm、40 mm和60 mm时,2 mm厚阻尼层结构减振效果最好且阻尼层阻尼效率最高。综合考虑结构性能、减振效率和经济因素,60 mm厚约束层、2 mm厚阻尼层为所研究试样中的最优组合。     

带槽管状过渡约束阻尼结构振动特性分析

为进一步提高管状阻尼结构减振效果,本文对过渡层分别进行了均匀周向、轴向带槽处理,基于复特征值法建立结构动力学方程,研究管状结构结构参数(开槽段数、间隔、厚度和约束层厚度)的改变对约束阻尼管振动特性的影响。建立了全敷设和均匀周向、轴向带槽过渡层约束阻尼管状结构有限元模型,分析比较模态固有频率和结构损耗因子,同时通过解析解(摄动法)和仿真计算结果验证所建模型的合理性,经分析对比结果数据吻合良好。通过对全敷设与带槽结构的谐响应分析结果表明,均匀带槽过渡层能够局部放大粘弹性阻尼层內剪切变形,提升结构阻尼效果,且周向带槽过渡层结构优于轴向带槽结构。     

约束阻尼结构约束材料优化选择研究

在自由阻尼结构的基础上,建立了约束阻尼结构的振动方程并对方程进行求解。对比约束阻尼结构和自由阻尼结构的振动特性,证明了附加一层约束层可大大提高结构的损耗因子。研究了约束层材料力学性能参数对结构振动特性的影响,结果表明约束层弹性模量对结构振动特性影响较大,材料优化选择的结果也与工程实际中应用的材料基本一致,研究结果可对结构阻尼减振设计时约束材料的选择提供理论支持。     

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。     

粘弹性阻尼材料在减振降噪方面的应用

随着人类生活质量的提高,生活环境的振动与噪声控制越来越受到关注。粘弹性阻尼材料作为有效的减振降噪材料,在许多行业的减振降噪中正发挥着重要的作用。本文选取了两种不同的粘弹性阻尼材料,测试对比了它们的阻尼特性。选取阻尼性能较好的阻尼材料涂敷在板类结构上,分别进行涂敷前后振动噪声响应、传递特性测试。分析粘弹性阻尼材料减振降噪效果,为结构减振降噪提供依据。     

自由阻尼层加筋板的稳态简谐响应分析

应用模态叠加法研究了敷设粘弹性自由阻尼层加筋板的稳态简谐响应，以结构幅频特性曲线的方式来研究粘弹性阻尼以结构响应的控制作用，分析了阻尼材料模量、损耗因子和阻尼层与基层厚度比对结构响应的影响，分析中考虑了结构上下不同位置的结点的情况，结果表明，在相同幅度的情况下，增加阻尼层与基层厚度比比增加阻尼材料损耗因子的减振效果好；粘弹性材料能够有效地控制的共振响应。     

基于三明治夹层约束阻尼结构的潜艇降噪

潜艇的传动设备在运行中形成振动,并借助潜艇的本体对水流场不断辐射,噪声扩散,因此研究人员往往通过控制潜艇振动问题从而减小整体的噪声。当下,在潜艇噪声的防控中,通常将艇体近似成圆柱壳。该论文重点分析了具有约束阻尼层的厚壳体,同时阐述了此类阻尼层对控制潜艇辐射声场的效果。本文首先基于模态应变能法对“三明治”厚圆柱壳结构中约束阻尼层材料的损耗因子、刚度以及阻尼层的厚度进行了参数分析,分析阻尼层参数对整体结构模态阻尼比的影响规律。以振级落差目标函数,对含有约束阻尼层的足够长度圆柱壳体展开了减振效果的设计,确定了相关圆柱壳结构的阻尼层参数优化值。最后,本文建立了实际潜艇的模型,分析了采用全金属壳结构和“三明治”约束阻尼壳体结构情况下的潜艇周边声场。分析结果表明,优化后的“三明治”约束阻尼壳体结构能够使得潜艇在水中的声压在 0-500HZ 范围中减小 15dB,在 500-2000HZ 范围内大概减小10dB。     

粘弹性阻尼结构振动仿真及在轨道车辆的应用

采用有限元和试验验证相结合的方法研究粘贴粘弹性阻尼悬臂梁的模态以及瞬态响应仿真技术,然后将仿真技术应用于轨道车辆车体结构,探索了粘弹性阻尼材料对车体结构振动特性的影响及其在轨道车辆车体减振设计的应用,研究表明采用粘弹性阻尼材料对轨道车辆结构具有较好的减振作用.     

可控约束层阻尼

针对薄壁结构振动,提出了一种主、被动杂交控制的新方式———可控约束层阻尼,利用压电片的逆压电效应控制约束阻尼层的运动,增加系统的阻尼．根据弹性、粘弹性、压电材料的本构关系,建立了具有可控约束阻尼层梁的控制微分方程．脉冲、正弦两种形式载荷的数值模拟表明,这种可控约束层阻尼对振动的抑制有较好的效果,且结构简单,易于实现．     

应用软件MISER3.2对柔性机械臂进行优化控制

采用Lagrangian方法和Raleigh-Ritz方法对具有主动约束层阻尼（ACLD）的柔性机械臂建立动力学方程。在CPET技术基础上应用软件MISER3.2来调节系统参数,即约束阻尼层和粘弹性材料层的厚度,以解决在连续时间内优化控制的问题。     

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。     

管状间隔阻尼结构刚度参数分析

管状结构因其使用寿命较短、更换频繁等问题,需对其进行间隔阻尼处理。为了取得较为理想的减振效果,应提高结构的损耗因子,而刚度参数的选择会直接影响阻尼结构的损耗因子数值。建立了刚度参数的数学模型,在考虑结构的横截面材料参数及几何尺寸的条件下,对其进行了计算分析。结果表明,在管状结构其余参数一致的条件下,刚度参数会随着间隔数目及最外约束层与基层的弹性模量比值、厚度比值的增加而有不同程度的提高,但当约束层与基层的弹性模量比值较大以及间隔数较少时,刚度参数显现出随着厚度比的增大而减小的趋势。分析结果可为阻尼处理研究提供参考。     

部分覆盖被动约束层阻尼梁的动力学建模和振动特性分析

考虑黏弹层的剪切作用及偏心矩的影响,结合线黏弹性理论和弹性梁的弯曲理论,建立了被动约束层阻尼梁的动力学控制方程;并采用齐次扩容精细积分技术,提出了一种分析部分覆盖被动约束层阻尼梁振动和阻尼特性的半解析半数值方法。该方法应用范围较广,计算精度较高,可适用于较高的频率范围。还分析了覆盖率、覆盖位置等结构参数对被动约束层阻尼梁的动力学特性的影响。     

主动约束层阻尼技术

介绍一种最新的阻尼技术─—主动约束层阻尼（ActiveConstrainedLayerDamping）．着重讨论主动约束层阻尼梁的动力学建模，提出该技术应用中的问题和发展方向．     

基于参数化水平集法的约束阻尼结构动力学拓扑优化

约束阻尼(CLD)结构拓扑优化是轻量化设计下实现振动与噪声控制的有效手段.结合约束阻尼结构的有限元模型,以前两阶模态损耗因子及其加权最大化为目标函数,以参数化水平集函数的扩展系数为设计变量,以约束阻尼材料用量为约束条件,建立了基于参数化水平集法(PLSM)的拓扑优化模型.基于伴随向量法推导了目标函数对设计变量的灵敏度,...     

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。     

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