弹性层阻尼对SANDWICH梁弯曲共振法测量结果影响分析(英文)

经典SANDWICH梁弯曲共振法测量理论由于忽略了SANDWICH试件弹性层阻尼的影响,给阻尼材料动态力学参数测量结果引入了误差。该文首先基于约束阻尼结构弯曲共振模型,推导了考虑弹性层阻尼影响的SANDWICH 梁弯曲共振法测量方程;然后分别基于经典方程及改进方程对同一试件的测量数据进行了处理,并通过对结果的比较,分析了由于忽略弹性层阻尼而给测量结果造成的影响。研究表明:忽略弹性层阻尼影响对阻尼材料损耗因子的测量精度影响更显著,并且损耗因子的测量误差对弹性层阻尼的变化也更敏感。忽略弹性层阻尼影响还会导致由无效的测量数据得到看似合理的材料参数测量结果,从而误导阻尼减振降噪结构的设计。文中研究内容为SANDWICH试件弹性层材料的选择及测量结果的评估提供了理论依据, 对提高SANDWICH梁弯曲共振法测量精度及阻尼技术的有效应用具有重要意义。     

迟滞相频特性方法测量方程的一种改进

迟滞相频特性方法经典测量方程由于忽略了测量系统动质量、力传感器刚度及系统支撑刚度的影响,而给阻尼材料动态力学参数测量引入了误差。首先,以试件拉压安装方式为例,推导了考虑上述三方面因素影响的改进测量方程;然后,分别利用经典和改进测量方程对基于某系统获得的测量数据进行了处理,通过对比分析两种方程获得的材料参数,研究了上述因素对阻尼材料动态力学参数测量结果的影响规律。研究成果为迟滞相频特性方法测量系统优化设计及测量数据处理提供了依据。     

敷设粘弹性阻尼的加筋板振动和阻尼分析

对敷设粘弹性阻尼的加筋板的固有频率和模态损耗因子进行了分析。考察了在加筋板结构上加自由阻尼层和加粘弹性筋梁的两种情况，分析了粘弹性阻尼材料模量、损耗因子、阻尼层厚度以及粘弹性梁剖面尺寸的影响。对粘弹性筋梁的讨论，拓宽了加筋板的粘弹性阻尼的敷设形式。     

基于粘弹性阻尼层随机性的自由阻尼层板的振动和阻尼分析

本文基于粘弹性阻尼层的随机性用Monte Carlo直接抽样法对自由阻尼层板的振动和阻尼进行了分析研究。分析中随机变量取正态分布。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、材料的损耗因子的影响。考察了整体性和局部单元性阻尼导厚度的影响。结果表明,粘弹性材料弹性模量的随机性对结构固有频率的影响不大,对模态损耗因子影响较大;不论是整体的还是局部单元的,阻尼层厚度的随机性对模态损耗因子的影响很显著。因此粘弹性阻尼层的随机性对抑制结构共振响应和声辐射的影响是较大的。阻尼层厚度局部单元随机性影响表明了对阻尼结构采用随机分析的必要性。     

用粘弹性梁控制加筋板稳态简谐响应的研究

应用模态叠加法研究了以粘弹性梁为阻尼处理的加筋板的稳态简谐响应。在分析中，板和梁均采用每个结点三个自由度的有限元，考虑了梁的偏心作用。以结构幅频特性曲线的方式来研究粘弹性梁阻尼处理对结构响应的控制作用，分析了阻尼材料杨氏模量实部、损耗因子和粘弹性梁剖面尺寸对结构响应的影响。结果表明，粘弹性材料能够有效地控制结构的共振响应。粘弹性梁阻尼处理仅对某些结点和模态起的作用较大，将其与其他阻尼敷设形式合理配置，相信会起到良好的减振效果。     

组合参数对频变自由型垫高阻尼结构振动性能的影响

选择分数导数模型来拟合粘弹性材料的频变特性,通过Matlab与Ansys的相互调用,实现频变悬臂自由型垫高阻尼结构的仿真计算。利用模态应变能迭代法,分析附加层组合参数对系统振动特性的影响,讨论附加层厚度、附加层材料参量对前2阶模态频率和模态损耗因子的影响。分析结果表明：附加层厚度对系统阻尼特性的影响包括垫高层的增益以及阻尼层的耗能总量两方面的综合作用,附加层材料参量对系统阻尼特性的影响主要体现在垫高层弹性模量对阻尼层耗能水平的影响,而垫高层密度影响系统的附加质量,进而影响系统的模态频率,对于系统的模态损耗因子的影响很小。     

阻尼材料减振性能试验研究

介绍基于薄板阻尼复合试样的阻尼损耗因子和减振效果测量方法,开展三型阻尼材料复合试样的试验研究。分析阻尼损耗因子与减振效果测量结果之间的联系,比较不同厚度比条件下试样的减振效果,提出阻尼测量及数据处理的改进措施。     

粘弹性阻尼夹层板动力特性分析及模态实验研究

在小变形线弹性理论的基础上,构造了阻尼夹层板单元.对三层板均采用Mindlin板单元,以各层的中面为坐标平面建立局部坐标系来建立有限元模型,芯层材料的粘弹性采用常复数模型.对其动态特性进行了有限元分析,采用求解复特征值的方法求得了其频率和损耗因子.在此基础上进行了详细的数值计算与分析,讨论了粘弹性阻尼层的厚度、模量、损耗因子对结构动力特性的影响,对结构的阻尼机理有了进一步理解,得到了一些有工程应用价值的结论.最后分别对单一铝板、自由阻尼层板和约束阻尼层板进行了模态实验,验证了理论计算的正确性.     

轻质复合阻尼覆盖层的参数分析及设计

在水面舰艇上应用轻质复合阻尼覆盖层可以降低阻尼覆盖层重量对舰船载重量的影响。阻尼覆盖层的各层结构参数和材料参数的选用对其减振性能及面密度有十分重要的意义,为了使该轻质复合阻尼覆盖层铺设在水面舰艇上时具有良好的阻尼性能,同时具有较低的面密度,利用复刚度法推导出复合阻尼结构损耗因子的表达式,然后得到阻尼覆盖层各层参数对阻尼复合结构的减振特性影响规律,并计算了几种不同的复合阻尼结构的损耗因子以及面密度。结果表明,在轻质复合阻尼覆盖层的设计过程中,黏弹性层的杨氏模量不宜过小,而垫高层的杨氏模量不宜过大,黏弹性层和垫高层的厚度应该接近。通过合理的参数设计,可设计出面密度较小且阻尼性能良好的复合阻尼覆盖层,可在舰船上大面积铺设。     

通过曲线拟合计算损耗因子

损耗因子是进行振动计算分析时必须输入的关键参数之一,直接影响振动计算和分析结果的准确性和可靠性。而传统的半功率带宽法和衰减法由于各自的局限性而无法得到理想的结果。该文将曲线拟合应用于时域衰减法测量损耗因子的数据处理中,通过理论分析、信号预处理、曲线拟合,准确地计算出激励频率下试件的损耗因子。通过与传统方法计算结果的比较,证明该方法在损耗因子小于0.01的小阻尼情况下具有精度更高、稳定性更好以及抗干扰能力更强的优点,可应用于损耗因子的衰减法测量中。     

弹体出水附加质量计算及对阻尼系数的影响分析

给出了水下结构刚体运动、弹性振动引起的附加质量的计算方法;考虑水下结构运动产生的附加质量是随时间变化的量,给出了计及这种变化的结构运动方程,由此得出变化的附加质量所引起的阻尼系数的改变项。在此基础上以弹体出水过程为研究对象,计算了出水过程中结构附加质量随时间的变化情况,同时得出弹体附加质量的变化所引起的阻尼系数的改变量。计算结果表明：附加质量在水深和自由液面附近变化平缓,结构在二者之间运动时变化显著,且由此引起的阻尼系数的改变量不可忽略。     

约束阻尼层对钢板振动影响的试验与仿真

为研究不同阻尼层对结构振动特性的影响规律,基于模态应变能法和振动试验,研究钢板敷设不同厚度阻尼层和约束层前后的振动特性。对比辐射前后结构的插入损失和阻尼损耗因子,验证仿真模型的振动特性与试验具有良好的一致性。结果表明,阻尼层厚度越大,结构固有频率越低,损耗因子越高。随着阻尼层厚度的增加,自由阻尼板的减振性能变好,约束阻尼板的减振性能提升不太明显,而随着约束层厚度的增加,约束阻尼板的减振性能提升明显。     

U型水舱结构阻尼对减摇性能影响的数值计算研究

水舱的结构阻尼是影响减摇效果的重要因素之一,目前阻尼最常用的研究方法是模型衰减试验。本文在验证了数值方法准确性的基础上,通过基于VOF方法全尺度CFD数值计算,比较了三种不同阻尼结构的水舱周期和阻尼的变化,并在此基础上进行强迫振荡模拟,对比三种结构的水舱抗摇力矩及其相位的变化,最后本文提出了一种基于数值计算的评估水舱在规则波中减摇效果的方法,结果表明该评估方法能够很好地反映阻尼结构对水舱减摇效果的影响,在水舱的设计中可作为阻尼结构的设计依据。     

连续小波变换在船舶横摇阻尼识别中的应用

考虑到静水横摇衰减试验信号具有有效样本周期较少和信号周期随幅值发生变化等特点,为了高精度地识别船舶横摇阻尼的大小,采用Morlet小波作为连续小波变换的基函数,探讨有效克服边界效应的处理方法,在时频平面内通过相位特性提取小波脊线,并依据小波脊线的幅值和幅角变化规律识别出横摇阻尼参数.通过仿真实例验证该方法的可行性,同时也为船舶横摇阻尼试验提供一种新的识别方法.     

提高船用阻尼材料应用效果的优化设计方法

基于模态应变能法及结构动力学优化理论,研究提高船用阻尼材料应用效果的多种方法。方法1是在满足所使用阻尼材料重量相同的条件下,首先对阻尼材料进行一定百分比的开孔,与同等重量的实心阻尼材料结构相比,贴敷开孔阻尼材料的结构损耗因子得到了提高;其次,以所用阻尼材料重量为优化目标函数,在满足给定的整体结构损耗因子约束条件下,建立贴敷阻尼材料复合悬臂板优化模型。方法2主要优化设计复合板不同区域阻尼材料的厚度值。方法3则主要针对复合板不同区域阻尼材料的分布进行拓扑优化设计,得出在给定复合板前3阶模态损耗因子约束条件下阻尼材料的最佳厚度值和拓扑分布。研究结果表明:阻尼材料上一定百分比的开孔可有效提高结构减振效果;通过重量目标函数及考虑损耗因子约束的阻尼材料结构厚度优化和拓扑分布优化,可以找到满足指定减振要求下阻尼材料用量最小的结构,且拓扑分布优化效果更好。     

弹性复合阻振接头在邮轮通风管道中的减振性能研究

为探究弹性复合阻振接头在邮轮通风管道中的减振性能,利用弹性橡胶与质量阻振相结合的质量—阻尼复合阻振技术,设计开发了应用于通风管道中的弹性复合阻振接头,通过风机激励试验研究其在通风管道中的减振性能,得到弹性复合阻振接头在通风管道中的减振效果。试验结果表明：6款弹性复合阻振接头均能有效提高管道结构振动的阻振效果并拓宽阻振频率范围,并且能够降低激励源与管路系统之间的振动传递;在100-5000Hz频率范围内,弹性复合阻振接头的振动传递损失基本在10dB以上,在某些频段下能达到30dB以上,其中双橡胶复合阻振接头在低频中的减振效果最好。试验研究结果对于船舶通风管道的减振设计具有参考价值。     

船舶结构复合阻尼材料减振性能实验研究

研制了一种自粘性复合阻尼减振胶板,在-30~60℃宽温域内,材料的平均损耗因子达到0.35。采用单点激励振动模态实验方法,研究了复合阻尼材料对船舶模型振动模态阻尼比的影响。采用动力设备运行模拟激励实验,研究了复合阻尼材料对船舶模型结构的阻尼减振效果。结果表明,粘贴复合阻尼材料后,船舶模型在500Hz范围内的模态阻尼比增加了6倍,船舶底舱结构的平均减振效果达到5dB,船舶甲板结构的平均减振效果达到6~11dB。实验研究结果对于船舶薄壁结构的阻尼减振设计具有参考价值。     

一种基于系统保形解耦的力源识别方法

基于模态分析法的力源时域识别方法中涉及利用模态矩阵将系统方程转化为非耦合形式,这仅对比例阻尼或经典阻尼系统才能实现。文章基于二阶系统保结构解耦方法建立了新的力源识别数学模型。首先利用Lancaster结构建立系统的解耦模型,并求得解耦变换;其次,利用解耦变换推导建立系统非耦合响应模型,并在微小时段内力源为线性变化的假设下,推导出具体的力源识别公式。最后,采用精细逐步积分方法,对模型进行解算,由结构动态响应反求力源的时间历程。数值实验不仅验证了所提方法可以提高识别精度,而且也验证了所提方法对非比例阻尼系统也是有效的,这也是文中方法的重点。     

粘弹性阻尼材料减振性能试验评估方法

为在船体结构声学设计阶段或阻尼材料研制阶段预先评估粘弹性阻尼材料的减振效果,基于锤击法,建立平板振动试验模型,引入频响函数幅值平均衰减量参数,对3型粘弹性阻尼材料复合试样分别在不同频段内的减振效果进行对比分析。结果表明：基于损耗因数和频响函数幅值平均衰减量的粘弹性阻尼材料减振效果试验评估方法能迅速在不同频段对阻尼材料的减振性能进行排序;利用频响函数幅值平均衰减量,可对耗能机理较为复杂的约束阻尼减振效果进行评估,为结构设计或研发阻尼材料提供依据。     

含损伤加筋板结构声辐射阻尼变异研究

从能量耗散角度提出了结构声辐射阻尼的有关概念,考虑到辐射阻尼的特性,文章采用结构振动时耗散能量与振动总能量的比来建立辐射阻尼的数学模型,并用数值计算的方法研究简支板结构的声辐射阻尼特性.在研究结构损伤对声辐射阻尼影响的时候,以加筋板结构为例,计算结构不同损伤情况下的声辐射阻尼.基于Mindlin理论,建立描述健康和损伤的四结点有限元板壳单元模型,采用有限元方法计算结构表面动力响应.各向同性损伤单元,采取刚度各向整体弱化的方法分析;对于各向异性损伤单元,采用Kachanov理论,引入了x和y两个方向的弹性损伤折减系数.考虑到不同损伤存在形式,计算分析了损伤对声辐射阻尼的影响.文章建立了一种含损结构的分析方法,通过对一些典型算例分析,在评价损伤对船舶与海洋结构物常用的加筋结构声辐射特性影响方面做出了一定的探索.