基于传递函数方法的约束层阻尼梁动力学分析

主要采用传递函数方法对约束层阻尼梁进行动力学分析。首先应用Ham ilton原理推导出梁的六阶微分方程和边界条件,然后引入状态向量,使用分布参数传递函数方法建立系统的状态空间方程,得到了系统的固有频率、损耗因子和频响曲线。算例的计算结果和相关文献比较,吻合良好,表明该方法的正确性。且传递函数方法计算简捷,无需求解复杂变系数的微分方程组,更适宜分析粘弹性材料力学性能随频率变化的结构动力学问题。

主动约束层阻尼梁的有限元建模及模型简化

将有限元方法与粘弹性材料的GHM模型相结合 ,从而避免因粘弹性材料导致的非线性微分方程。为进一步设计控制器 ,先在物理空间通过迭代进行动力缩聚 ,将系统降至适当的维数 ,然后在状态空间用鲁棒降阶的方法进一步降阶。这样能使降阶后的系统既可观性 ,又可控性。

主动约束层阻尼梁结构复杂耦合振动的多层谱有限元法

针对全主动约束层阻尼(ACLD)覆盖的梁结构复杂耦合振动特性,采用一种新型的多层谱有限元法(MLSFEM)进行研究.该方法的特点是可避开采用谱有限元法时须求解带未知参数的高阶特征方程的困难,同时又保持谱有限元法使用很少单元却高精确度的优点.对典型算例使用该法的计算结果与采用谱传递矩阵法(STMM)获得的相应精确结果作了比较,证实了MLSFEM用于ACLD梁结构的有效性与精确性.还分别采用位移负反馈和速度负反馈两种控制策略,研究控制增益与ACLD梁结构动力特性之间的关系.结果表明,两种反馈控制策略对ACLD梁结构动力特性有着显著不同的影响.

被动约束层阻尼梁动力学优化研究

研究被动约束层阻尼(passive constrained layer damping,PCLD)梁的动力学优化问题,优化变量为PCLD的起始位置、覆盖长度、阻尼层厚度和约束层厚度。在局部覆盖PCLD梁动力学特性的传递函数解的基础上,建立PCLD梁的单目标和多目标优化模型。单目标优化中以结构模态损耗因子最大为优化目标,讨论约束条件中PCLD附加结构质量系数对优化结果的影响。多目标优化中以各阶模态损耗因子最大、各阶固有频率改变量最小和PCLD附加的结构质量最小为优化目标,增加约束层纵振频率的约束条件,讨论优化目标函数中各权重系数对优化结果的影响。此外,还在有限元软件MSC.Patran/Nastran中二次开发出PCLD梁动力学优化模块。两种方法的优化结果一致,验证本文计算结果的正确性。

考虑黏弹性材料随机性的被动约束层阻尼梁动力学分析

采用传递函数方法研究了阻尼层黏弹性材料随机性对被动约束层阻尼(PCLD)梁动力学特性的影响。由Hamilton原理建立了PCLD梁六阶运动微分方程,通过引入状态向量,建立了系统的状态空间方程,利用传递函数方法得到了梁的固有频率和损耗因子。以黏弹性材料分数导数模型中的参数作为基本的随机变量,并假设其服从正态分布,使用Monte Carlo直接抽样法考察了材料模型参数的随机性对结构固有频率和模态损耗因子的影响。计算结果表明黏弹性材料参数的随机性对梁动力学特性的变异系数影响较大,模态损耗因子的变异系数最大值是材料参数变异系数的4.5倍。

部分覆盖被动约束层阻尼梁的动力学建模和振动特性分析

考虑黏弹层的剪切作用及偏心矩的影响,结合线黏弹性理论和弹性梁的弯曲理论,建立了被动约束层阻尼梁的动力学控制方程;并采用齐次扩容精细积分技术,提出了一种分析部分覆盖被动约束层阻尼梁振动和阻尼特性的半解析半数值方法。该方法应用范围较广,计算精度较高,可适用于较高的频率范围。还分析了覆盖率、覆盖位置等结构参数对被动约束层阻尼梁的动力学特性的影响。

基于PCL语言的局部覆盖PCLD梁的动力学优化

为实现局部覆盖被动约束层阻尼(PCLD)梁的动力学优化,在通用有限元软件MSC.PATRAN/NASTRAN平台上,利用PCL语言在PATRAN中建立了局部覆盖PCLD梁有限元模型,实现了设计变量的参数化,以局部覆盖PCLD梁第一阶模态损耗因子最大为优化目标函数,采用单纯型法对局部覆盖被动约束层阻尼梁进行了动力学优化计算。算例表明,程序合理,结果正确,能够满足工程设计需要。

ZN-1型粘弹性阻尼材料模型参数修正研究

为了给被动约束阻尼(PCLD)结构的动力学分析提供更精确的粘弹性材料数学模型,进行了ZN-1型粘弹性阻尼材料模型参数修正的研究。以模型参数为优化变量,以PCLD悬臂梁固有频率和损耗因子的误差最小为优化目标,采用混合遗传算法修正了ZN-1型粘弹性阻尼材料模型参数。修正模型参数后PCLD梁动力学特性计算值比原始模型更接近于试验值。

基于边光滑有限元法的二维复合弹性空腔声振特性分析

基于弹性梁的弯曲理论和黏弹层线粘弹性理论及黏弹层的耗散性能,将敷设黏弹层和约束层的二维复合弹性空腔的结构域等效成被动约束阻尼梁结构,并考虑结构域与声腔域的声振耦合作用,建立了二维复合弹性空腔的边光滑有限元耦合动力学控制方程。以二维全敷设复合矩形空腔模型为数值算例,通过与标准有限元法的比较,证明了边光滑有限元法具有更高的精确性和收敛性。最后,把边光滑有限元法应用于敷设有CLD结构某汽车耦合模型,得到了黏弹层和约束层厚度参数跟耦合系统减振性能的正相关结论。