【摘 要】
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由于粘弹性阻尼表面处理能够在很宽的温度和频率范围内提高复合结构的阻尼特性,因而已被大量应用到工程结构振动控制中。为了更好的针对粘弹性复合结构实施阻尼减振,必须创建
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由于粘弹性阻尼表面处理能够在很宽的温度和频率范围内提高复合结构的阻尼特性,因而已被大量应用到工程结构振动控制中。为了更好的针对粘弹性复合结构实施阻尼减振,必须创建出科学合理的动力学模型。而粘弹性材料具有频率依赖性,这使关于上述粘弹性阻尼板的振动特性分析成为一项具有挑战性的任务。本文以贴敷粘弹性阻尼材料的悬臂薄板为研究对象,在考虑频率依赖性的前提下,实现了复合结构固有特性、振动响应和阻尼优化分析,具体研究内容如下:(1)面向粘弹性自由阻尼板,采用四边形壳单元创建了复合结构的有限元模型,并在此基础上,分别描述了基于特征向量增值法和直接复模态法求解粘弹性复合结构固有特性的迭代算法。随后,研究了不考虑频率依赖性时粘弹性材料的参数引入方法,并分别以贴敷ZN-1、3M ISD-112和DAYD606型粘弹性材料的自由阻尼板为例,着重分析了频率依赖性对自由阻尼板固有特性的影响。(2)针对粘弹性自由阻尼板,建立了基础激励作用下频域以及时域振动响应分析模型,并在所建立的模型中同时考虑了粘弹性材料阻尼以及剩余等效粘性阻尼。其次,分别采用复模态叠加法以及经典的Newmark法获得复合板频域以及时域振动响应。最后,通过对比考虑以及不考虑频率(时间)依赖性的分析结果,明确了频率(时间)依赖性对于粘弹性自由阻尼板振动响应的影响,并研究了其它粘弹性材料参数对振动响应的影响。(3)针对粘弹性约束阻尼板,实施了考虑频率依赖性的振动特性分析。首先,创建了约束阻尼板的有限元模型,并在此基础上获得了复合阻尼板的固有特性求解式。其次,研究了处于基础激励状态下粘弹性阻尼板频域及时域振动响应分析方法,并且在振动响应的分析模型中同时考虑了两种阻尼。最后,着重分析了频率依赖性对约束阻尼板振动响应的影响。(4)针对粘弹性自由阻尼板,在约束粘弹性材料贴敷面积的前提下,分别以单阶次以及多阶次模态损耗因子为优化目标,创建出了基于遗传算法的分析模型。进一步,以一个单面贴敷ZN-1型粘弹性材料的悬臂铝板为例,实施了贴敷粘弹性材料位置的阻尼优化。最后,针对优化分析结果进行了实验验证。在粘弹性阻尼减振研究中,需要科学地创建出复合结构的动力学分析模型以及合理的引入阻尼材料的力学特性参数。而本文给出了基于粘弹性阻尼板的振动特性分析方法、阻尼优化方法以及如何合理的引入粘弹性材料参数的方法。另外,本文所研发的分析方法可适用于任何加装上述阻尼材料的结构,因而这对于促进粘弹性阻尼减振技术在工程上应用具有重要的意义。
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