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。     

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。     

基于模态分析的局部约束阻尼减振设计

阻尼减振技术广泛应用于航海、航空领域,对于如何实现阻尼层的减重增效是重要的研究课题,合理的局部阻尼设计是1种有效的方法。以Ansys软件为仿真平台,以模态分析为基础,设计了1种基于模态振型的局部阻尼敷设方案。为了验证所设计的局部阻尼减重增效的性能,对1块4端简支的平板进行了模态分析,分别进行了局部阻尼和全局阻尼的减振设计,以复合结构的损耗因子和频响曲线为评价标准。仿真结果表明,所设计的局部阻尼可以在减轻阻尼层重量的情况下,达到较好的减振效果,对工程应用具有参考价值。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

基于多目标遗传算法的约束阻尼柱壳结构优化

文章为了改进被动约束阻尼柱壳结构的减振特性,解决引入约束阻尼的合理分布问题,提出了一种基于多目标遗传算法的优化设计方法。建立了以振动模态的前两阶损耗因子和引入约束阻尼材料总质量比为优化目标,以约束层、阻尼层厚度和粘弹性材料剪切模量为设计变量的多目标函数。利用遗传算法对 Pareto 最优进行优化选择,避免了对目标函数值的直接计算。通过分析和比较优化前后结构的模态振动频率变化以及幅频响应,表明引入质量太多会影响柱壳结构固有特性,而优化后结构能够避免太多的质量引入,并且具有更好的减振效果。     

HZ-1新型高性能舰船用阻尼涂料的研制和应用

通过HZ-1新型高性能舰船用阻尼涂料的研制,提高阻尼性能和施工工艺性能。该研究优化了阻尼层和约束层的组分体系,提高了约束-阻尼复合损耗因子,找出了增宽高低温区的规律,使HZ-1新型高性能舰船用阻尼涂料实现了高性能、宽温域和施工的方便性。HZ-1新型高性能舰船用阻尼涂料综合性能和技术已达国际先进水平,对提高舰船安静性和舒适性具有重要作用,满足现代化高科技战争对舰船的隐身性要求。