层合阻尼结构各向异性设计之阻尼特性分析

将各向异性设计引入层合阻尼结构中 ,从理论上分析了各向异性层合阻尼结构的阻尼特性及其控制机理 ,从而验证了建立约束阻尼层合结构各向异性优化设计新体系的可行性。文中衡量结构阻尼减振效果的重要指标是结构系统的损耗因子 ,采用半无限简支板为例 ,对各种铺层形式作了大量的计算 ;并以最大损耗因子为目标函数 ,以铺层角度、频率、厚度等为约束条件进行结构优化设计。分析研究表明 ,该结构内部柔性层对阻尼的影响要比应力耦合对其影响大得多 ;在高于基本模式的固有频率下 。

粘接层对各向异性层合阻尼结构内耗特性的影响

借助动态机械分析仪(DMAQ800)考察了两种粘接层材料和两个位置的不同粘接层厚度对7层各向异性交替层合阻尼结构内耗特性的影响。结果表明,在低于阻尼层材料玻璃化转变温度附近,用压敏胶做粘接层材料,其结构内耗的温度特性优于用环氧树脂;在不同位置不同厚度对结构内耗的温频特性的影响不同,结构内耗的频率特性与粘接层材料及其厚度密切相关,刮涂越薄,结构内耗的温度特性越好。

不同边界条件和应变振幅对各向异性层合阻尼结构内耗的影响

制备了由纤维增强树脂复合材料层与黏弹阻尼材料层交替层合的7层各向异性层合阻尼结构,借助动态热机械分析仪(DMA Q800)首次考察了不同的结构应变振幅和不同的边界条件对该结构内耗温度频率特性的影响,为新型减振降噪阻尼结构的理论分析与应用提供相应的实验研究依据。结果表明:在不同的边界条件和常温(25℃)下,各向异性层合阻尼结构的内耗都随着结构应变振幅的增加而减少,且结构内耗峰所对应的温度随应变振幅的增加而向低温方向移动;当结构应变振幅相同时,单悬臂梁模式下的结构内耗最高,双悬臂梁模式下次之,三点弯曲模式下最低。

各向异性参数对层合阻尼薄板损耗因子的影响

运用各向异性层合阻尼结构理论分析方法,考察了在不同结构、不同振动模态下各层纤维铺设角度、纵横剪切模量和纵横拉伸模量等各向异性参数对各向异性层合阻尼薄板损耗因子的影响。结果表明:随着各向异性铺设层数的增多,在低阶模态下,远离阻尼芯层的各向异性铺设层的纤维铺设角度对层合阻尼薄板损耗因子的影响趋于增大,次外层纤维铺设角度的影响最大;而在高阶模态下,贴近阻尼芯层的各向异性铺设层的纤维铺设角度影响趋于增大。

层合顺序对各向异性层合阻尼结构动态性能的影响

本文将各向异性设计引入层合阻尼薄板中 ,主要对几组阻尼层交替层合与集中阻尼芯层层合的各向异性阻尼结构的内耗和刚度的温频特性进行实验研究。为各向异性层合阻尼结构理论和轻量化高阻尼设计奠定基础。实验结果表明 :在实验温度 (0～ 70℃ )和频率 (1～ 2 0 0Hz)范围内 ,交替层合结构的内耗和刚度的温度特性均优于集中阻尼芯层结构 ;而频率对结构内耗和刚度影响不一定 ,与具体结构参数和结构总层数有关。

层合阻尼薄板之各向异性参数对损耗因子的影响分析

运用各向异性层合阻尼结构理论分析方法[1 ] 和正交试验等分析方法 ,着重考察了各层纤维铺设角度 ,纵、横剪切模量和纵、横拉伸模量等各向异性参数对各向异性层合阻尼薄板阻尼性能参数———损耗因子的影响 ,结果表明 :各向异性参数在不同的模态下对层合阻尼薄板损耗因子的影响力不同 ,其中 ,各向异性层纤维铺设角度的影响较为复杂 ,其影响力在不同层合阻尼结构、不同的模态下差异较大 ;而纵、横剪切模量、纵、横拉伸模量的影响力随着模态的升高逐渐增大。此外 ,通过对各向异性参数的变化影响进一步分析表明 :各向异性参数的变化影响各有特点 ,具有结构优化的潜能。

各向异性层合阻尼结构理论及其阻尼特性分析

本文将各向异性设计引入层合阻尼结构中,从理论上分析了各向异性层合阻尼结构的阻尼特性及其控制机理,从而验证了建立约束阻尼层合结构各向异性优化设计新体系的可行性。

各向异性层合阻尼材料的模态应变能分析

将大型有限元软件ANSYS10.0引入到各向异性层合阻尼材料的结构分析中,应用基于应变能的模态分析方法研究了各向异性层合阻尼材料的固有频率和总应变能分布随材料主控参数的变化情况,为进一步分析各向异性层合阻尼结构的阻尼性能奠定基础。分析结果表明:主控层第5层的纤维铺设角度和第2层的铺层厚度分别取90°和0.5 mm时试件的结构损耗性能最优。

不同阻尼层材料对交替层合各向异性阻尼结构动态性能的影响

采用正交试验极差分析方法,研究了各阻尼层对7层各向异性交替层合阻尼结构阻尼性能和刚度的影响大小规律,并在此基础上就不同阻尼层材料对结构性能的影响进行探讨。结果表明:对于7层交替层合的各向异性阻尼结构而言,对结构刚度影响最大的阻尼层为第4层,对结构内耗值大小与频率范围和温度范围影响最大的阻尼层分别为第2层和第6层;结构内耗的温频特性与各阻尼层材料及其厚度密切有关,一般第2层越厚,其内耗的频率特性越好。

约束阻尼层对复合材料层合板声辐射的影响

层合阻尼板在刚强度比、减振降噪上具有显著的优势,但关于振动致声问题研究还不充分,相应的有限元分析方法不够准确高效。为此基于分层理论的连续壳单元和三维弹性理论的体单元建立一种混合有限元模型,结合声学无限元技术分析层合阻尼板的振声特性。采用连续壳单元离散约束面板及层合板,用体单元离散阻尼层,2种单元均为8节点三位移自由度,因此面板、阻尼层以及基板之间有很好的位移协调性。通过算例校验该方法的可行性。然后讨论了面板厚度、阻尼层厚度及位置、铺层角度对均方振速和辐射声功率的影响。结果表明采用的方法可以准确分析层合阻尼板的声辐射问题,计算得到的声辐射影响规律可以为该结构的低噪声设计提供有益参考。

基于zig-zag假设的压电阻尼层合结构机电耦合建模与分析

基于zig-zag板壳假设和哈密顿原理建立了压电阻尼层合结构的机电耦合动力学有限元模型,实现了结构自然频率和损耗系数的准确计算。有限元模型采用八节点的七自由度(degrees of freedom,DOFs)四边形单元,且考虑阻尼层的复弹性模量。通过对文献算例的计算与仿真,验证建立的有限元模型的正确性。研究了材料增强角度、阻尼层厚度和结构曲率对压电阻尼层合结构频率和损耗系数的影响,为压电阻尼层合结构的减振及结构优化提供参考。

具有约束层阻尼贮液圆柱容器的耦振与减振特性分析

该文在对空圆柱层合壳(不充液)振动分析研究的基础上,借助线性势流理论,进一步考虑液固耦合效应,导出了敷有CLD贮液圆柱层合壳谐耦振的一阶常微分矩阵方程,该方程右边多了液动压力项.由于它不能预先给定,导致方程中出现未知项.为了克服这一困难,文中研究了液动压力的解式,并采用新型齐次扩容精细积分技术,提出了一种高效率和高精度的半解析半数值解法.进而还求解了CLD贮液圆柱容器在地面谐运动激励下的响应;通过大量数值计算分析了CLD的厚度、长度、敷设位置以及粘弹芯的复剪切模量对减振效果的影响.计算还表明了有液体的存在,这些影响和空容器时是不一样的.文中方法为CLD贮液容器的控制优化提供了有力手段.

考虑材料设计变量的圆形阻尼层合结构的优化设计实验研究

在标准材料制备工艺条件下,可用材料的密度表征材料的微结构构型。基于该思想,以不同的阻尼层材料密度代表不同的阻尼层材料微结构,针对阻尼层的两种优化构型和优化前的构型,从材料和结构两个尺度层面,实验研究了实际工程中的一种圆形阻尼层合结构的阻尼比随阻尼层材料密度与阻尼层构型的变化。测试得到了给定阻尼层构型时,不同激励幅值和负载质量加载下,结构阻尼比随阻尼材料密度的变化曲线,以及给定阻尼层材料密度时,含有三种不同构型阻尼层的结构的阻尼比随载荷激励幅值的变化曲线。两尺度的实验结果表明:适当的材料设计和结构拓扑优化可以提高圆形阻尼层合结构的阻尼特性;同时也表明:满足工程要求的拓扑优化构型存在多个。

巡天制冷模块隔振解锁装置设计与分析

航天器在发射阶段和在轨运行阶段的力学环境存在有巨大差异,对于需要进行减振、隔振处理的单元模块,还需要设计解锁装置保证其发射工况时的结构安全。目前的研究大多是单独针对隔振装置或解锁装置进行的,但是两套装置是相互配合使用的,不应孤立研究。本文针对某巡天制冷模块,提出了一种包含层合阻尼隔振环和形状记忆合金解锁装置的隔振解锁装置设计方案,而后对其进行了仿真分析。分析结果表明,该装置的基频满足设计要求,隔振环的隔振效率达到95%以上。这些结果进一步表明,所涉及的隔振解锁装置能够满足设计要求,其刚度较大、减振效率高,同时也能为航天领域同类产品提供设计参考。