三明治板阻尼特性的分析与测量研究

论文摘要

近年来,振动和噪声严重地影响人们的生活和生产,粘弹性阻尼材料具有耗能大的特点,可以在设备的减振降噪中发挥巨大作用,用它制作的三明治板成为振动工程研究的热点。本文的目的就是对三明治板的阻尼特性进行测量研究,为减振降噪结构设计提供依据。本文简单地阐述了粘弹性阻尼材料的阻尼机制、衡量指标和表征其本构关系的数学模型。然后简单地介绍了阻尼处理的理论分析方法,并分析了各个方法的局限性。利用ANSYS有限元分析软件建立单一材料板的阻尼特性动态分析模型,并通过实验数据验证了该模型的正确性。再利用ANSYS有限分析软件指导设计测量阻尼的三明治板,确定三明治板的几何尺寸。随着虚拟仪器技术的发展,出现了很多阻尼测试软件。本文通过对现有的阻尼测试软件进行了优化设计——在用圆拟合法识别阻尼时设计了高、低游标使得圆拟合误差更小,采用了人工智能干预和测量监测方法保证了该软件更加准确地识别试件的阻尼。通过有限元仿真计算和模态实验实测来验证该阻尼测量软件可靠性。利用ANSYS有限元分析软件对材料的模态频率进行计算和利用优化后的软件测得的实际值做比较,结果相近,进一步肯定优化的阻尼测试软件具有较高的测量精度。本文通过搭建模态分析实验平台和利用已优化的阻尼测量软件对多种三明治板的阻尼参数进行测量研究分析。讨论了单层材料板、自由阻尼层板和三明治板的阻尼性能。还研究了不同约束层材料、不同阻尼层材料、不同阻尼处理方式和不同尺寸对三明治板阻尼特性的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.3 本课题研究的内容
• 第2章 粘弹性阻尼结构设计理论
• 2.1 阻尼机制及衡量方法
• 2.1.1 阻尼机制
• 2.1.2 阻尼材料种类
• 2.1.3 阻尼的衡量方法
• 2.2 粘弹性材料的阻尼产生机制
• 2.3 环境因素对粘弹阻尼材料的性能影响
• 2.3.1 温度对粘弹阻尼材料的动态性能影响
• 2.3.2 频率对粘弹阻尼材料的动态性能影响
• 2.4 粘弹阻尼材料性能指标
• 2.5 表征粘弹性阻尼材料的数学模型
• 2.6 阻尼处理结构设计
• 2.7 阻尼处理的理论分析方法
• 2.7.1 复刚度法
• 2.7.2 变形能法
• 2.7.3 模态应变能法
• 2.8 本章小结
• 第3章 有限元建模分析及试件设计
• 3.1 ANSYS软件简介
• 3.1.1 有限元法
• 3.1.2 ANSYS程序功能与分析步骤
• 3.2 有限元分析的意义
• 3.3 建立材料阻尼有限元模型
• 3.4 有限元模型的准确度分析
• 3.5 试件的设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 阻尼识别优化设计
• 4.1 圆拟合法
• 4.2 优化频域识别软件实现
• 4.3 虚假模态判断方法
• 4.4 阻尼识别精度分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 实验与结果分析
• 5.1 实验样件
• 5.2 模态分析实验系统
• 5.3 实验方案
• 5.4 数据测量及结果分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢