约束层阻尼板的有限元建模研究

粘弹性材料（VEM）的本构关系随频率和温度的变化而变化，对粘弹结构难以进行动特性分析及控制研究。基于Hamilton原理，给出了一种建立约束层阻尼（CLD）板动力学方程的新建模方法，建模时，考虑到VEM的纵向位移影响，并引入虚拟自由度，导出了标准二阶定常线性系统模型，从而避免因粘弹性材料导致的高阶非线性方程。采用GHM方法描述VEM的本构关系，它能直接与有限元法融合。算例分析了夹芯层为ZN—1型粘弹性材料的CLD悬臂板的动态特性，并与相关文献中的计算及试验结果进行比较，计算结果更加准确，表明新建模方法是准确的。

约束阻尼层板的振动分析

约束阻尼层结构是一类利用阻尼层的剪切效应达到减振目的的结构。基于这一原理，本文分析了约束阻尼层板的振动。引入的位移模式中，考虑了附加部分对原结构运动的相对性和阻尼层的横向剪切效应，据此推导了约束阻尼层板的运动方程和边界条件。最后分析了简支矩形板的固有振动，讨论其振动特点。

主动约束层阻尼板的振动控制研究

研究局部附加主动约束层阻尼 (activeconstrainedlayerdamping ,ACLD)结构板的振动控制问题。基于Hamilton原理 ,提出一种新的建立主动约束层阻尼板动力学模型的方法 ,同时给出一种用于确定粘弹材料GHM (Golla Hughes Mctavish)模型参数的优化问题。采用GHM方法描述弹性材料的本构关系 ,将粘弹性材料的动力特性描述与工程上最常用的有限元分析结合起来 ,推导得到ACLD结构的动力学方程为标准二阶定常线性系统方程。应用LQR控制理论进行结构振动控制仿真 ,结果表明 ,本文给出的新建模方法是准确可靠的 ,ACLD结构能够有效抑制结构振动。

约束层阻尼夹芯板动态特性分析

本文给出了新的建立约束层阻尼薄板动力学模型的方法。粘弹性材料的本构关系随温度和频率变化,难以对粘弹结构进行动特性分析及控制研究,本文采用GHM方法描述弹性材料的本构关系,将粘弹性材料的动力特性描述与工程上最常用的有限元分析结合起来,建立了悬臂约束层阻尼板的动力学模型,计算了约束层阻尼夹芯悬臂板的模态参数,计算结果同其它方法相比,精度高且更接近于实验结果,同时与ANSYS5.5及NASTRAN70.7的计算结果基本一致,表明本文给出的方法是准确可靠的。

主动约束层阻尼结构的振动控制

基于弹性、粘弹性和压电材料的本构关系,利用Hamilton原理,推导了主动约束层阻尼板的有限元动力学模型。结合压电材料的机电耦合特性,采用自感电压的位移和速度反馈,对主动约束层阻尼板进行了闭环振动控制,研究了不同控制增益条件下,主动约束层阻尼板的动态特性。研究结果表明:采用自感电压的比例、微分反馈控制,能有效控制约束层阻尼板的振动,增大振动能量耗散,尤其对频率共振峰有明显抑制作用。由于该方法结构简单,容易实现,有很好的工程应用前景。

主动约束层阻尼板结构动力学建模研究

将有限元法和GHM法相结合 ,给出了建立主动约束层阻尼 (ACLD)板结构动力学模型的新方法。建模时 ,考虑到粘弹材料 (VEM )的纵向位移影响 ,采用GHM方法描述VEM的本构关系 ,解决了VEM的力学特性随温度和频率变化的难点 ,避免因VEM的复杂本构关系而产生的微分积分方程。算例表明本文给出的建模方法是准确的 ,A CLD结构能够有效控制结构振动。

约束层阻尼梁的有限元分析

将粘弹性材料的动力特性描述与工程上最常用的有限元分析结合起来 ,采用 GHM方法描述弹性材料的本构关系 .进行有限元分析时 ,考虑到粘弹性材料轴向位移的影响 ,并引入耗散自由度 ,导出了标准二阶定常线性系统模型 ,从而避免因粘弹性材料导致的高阶非线性方程 .算例的计算结果与相关文献中的计算及试验进行比较 ,吻合良好 .表明该方法切实可行 ,计算简捷 ,而且可用于主动控制 ,以便开发出既有被动约束层阻尼控制的高鲁棒性、可靠性 ,又有主动控制的高效性。

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。

主动约束层阻尼悬臂梁的有限元建模

为了对主动约束层阻尼结构建立精确完善的数学模型 ,以便进一步进行控制研究 ,采用了两种不同的离散方法 ,用有限元建模 ,并考虑到压电片的机电耦合效应和粘弹性材料的本构关系随温度、频率的变化而变化的特点 ,将有限元法与粘弹性材料的 GHM模型相结合 ,使由于粘弹性材料导致的非线性微分方程转化为一般的二阶定常数性系统 ,从而避免繁琐的迭代求解 ,以便直接求解模态频率、模态阻尼及结构响应。为进一步设计控制器 ,形成闭环控制作准备。算例中两种离散法计算所得的模态频率和模态阻尼吻合较好 ,单位阶跃电压下悬臂梁自由端的横向位移响应曲线相当一致。这表明两种离散法的计算结果是可信的 ,所采用的算法简单、有效、尤其适用于质量轻、柔度大、低频刻集的主动约束层阻尼结构。

主动约束层阻尼梁的数值模型

为对主动约束层阻尼结构建立精确完善的数学模型 ,采用有限元建模 ,并考虑到压电材料的机电耦合效应和粘弹性材料的本构关系随温度、频率的变化而变化的特点 ,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 ,能直接求解模态频率、模态阻尼及结构响应。为进一步设计控制器 ,先在物理空间进行动力缩聚 ,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。这样既能大大降低系统维数 ,又能保证降阶后系统稳定、可控、可观。这对于重量轻、柔度大。

主动约束层阻尼梁有限元建模与动态特性研究

基于弹性、粘弹性和压电材料的本构关系,利用Hamilton原理,推导了主动约束层阻尼梁的有限元动力学模型.结合压电材料的机电耦合特性,采用自感电压的位移反馈,研究了主动约束层阻尼梁的闭环控制特性.求解了主动约束层阻尼简支梁的动态特性如固有频率、模态损耗因子及频率响应特性等.对被动控制、主动控制和主被动混合控制的控制效果进行了分析比较.研究了粘弹性层与约束层厚度等参数对减振控制效果的影响.

考虑频变特性的约束阻尼结构建模与试验研究

为了提高黏弹性约束阻尼结构模型仿真精度,提出一种考虑频变特性的约束阻尼结构建模方法,并开展了试验验证.首先,对ZN-3黏弹性材料进行动态试验测试,基于最小二乘法获取黏弹性材料模量和损耗因子表达式;其次,根据ZN-3黏弹性材料损耗因子关系表达式,基于考虑频变特性的修正模态应变能法,求解了约束阻尼结构的固有频率和模态损耗因子;最后,以贴敷黏弹性阻尼材料的悬臂约束阻尼薄板为例,从理论与试验两方面校验,结果表明,考虑频变特性的约束阻尼结构有限元模型具有较高精度,与试验测试结果比较误差在5%以内,验证了建模方法的准确性.

基于层合理论的被动约束层阻尼板有限元建模及动力学分析

基于层合理论建立了被动约束阻尼板的有限元动力学模型。构造了一种4节点,每个节点5自由度三层板单元用于模拟基板、黏弹性阻尼层和约束层的相互作用。黏弹性材料频率依赖特性用Biot模型描述。借助辅助坐标将其引入到被动约束阻尼板的有限元方程中,并将其转化成常规二阶微分方程形式以简化求解过程。通过算例和实验结果作比较验证了该方法的有效性。结果表明,与传统的有限元建模理论比较,采用层合理论,减少了结构自由度,并且具有良好的计算精度。