含吸声层阻尼层叠层板的动力学建模与优化

发布时间：2020-03-28 07:07

【摘要】：多孔介质材料是一种轻质结构,能有效地吸收冲击能量、减少噪声、增加散热和隔热,是目前吸声降噪处理中为有效的材料之一。粘弹性阻尼材料是一种高分子聚合物的复合材料,敷设在振动结构表面能够很好的减振,是工程中常见的减振材料。因此,为了获得更好的减震降噪效果,通常在结构上同时敷设多孔介质吸声层和粘弹性阻尼材料。但是,吸声层和阻尼层的布局方式设计对结构的性能具有十分重要的影响,因此,建立含吸声层和阻尼层叠层板结构的动力学模型,并且对其动力学特性展开研究和优化具有一定的工程实践意义。研究的工作主要分为三部分:第一部分是分层建立多孔介质吸声薄板和基层薄板的理论模型,然后整合成含吸声层和阻尼层叠层板的理论模型;第二部分是对已建立的理论模型进行振动特性分析;第三部分是借助正交实验法对其结构进行优化。首先,本文结合经典的薄板理论和三维Biot理论建立了基板和吸声层的一阶微分控制方程,利用阻尼层的法向平衡方程消去了层间的法向相互作用力,并借助粘弹性理论和剪切胡克定律求出了阻尼层中面的剪应力及其作用在吸声层中面和基板中面上的偏心力矩,建立了含吸声层阻尼层叠层板的整合动力学控制方程。结合边界条件和齐次扩容精细积分方法提出了一种分析此类叠层板结构动力学特性的半解析半数值方法。在此基础上,通过MATLAB软件编程数值计算结构在谐激励作用下的动力学响应。同时,采用等效媒介法建立了有限元模型,分析结果验证了本文模型的正确性。文中还分析了结构参数和材料参数对含吸声层和阻尼层叠层板动力学性能的影响。最后,以多孔介质层厚度、阻尼层厚度和孔隙率为优化参数,以最佳的减振效果为优化目标,采用正交实验法对叠层板结构进行优化。本文的建模方法、求解方法和研究成果可望为此类叠层板的动力学特性研究和优化提供一定的理论基础和技术支撑。
【图文】：

多孔介质,闭孔型,开孔型,材料

第一章绪论1.1 课题研究背景和意义多孔介质材料广泛运用于各种工程应用中，多孔介质是一种含有孔洞网络的固体材料，，其结构是由固体骨架和骨架之间存在的孔隙组成，其中孔隙与孔间相通的为开孔型多孔介质；不相通的为闭孔型多孔介质(如图 1-1)；两者都的为混合型多孔介质,按照外观和表面形态，多孔材料可以大体分为纤维型、泡沫颗粒型、点阵型这四大类；按照材料材质成分和属性不同，可以分为陶瓷多孔材金属多孔材料和泡沫纤维塑料多孔材料等[1]。由于多孔材料其特有的结构特征轻质结构(孔隙率大的泡沫铝，等效密度比金属小很多)；(2)冲击能吸收（汽车器、车座的保护装置等）；(3)噪声控制（其结构中存在大量孔隙结构可吸收噪(4)高散热、高隔热（散热装置可用散热表面积大的多孔结构）。

阻尼材料,减振降噪

阻尼材料具有良好的减振性能已经成为工程领域中减振降噪重要技术之一。粘弹性阻尼材料抑制结构振动噪音的本质来看，当系统受到外力作用发生振动时阻尼能够将系统在外力作用下产生的振动能量转化为热能或其它类型能量耗散到围环境中，来实现结构的减振降噪效果[2,3]。工程运用中的机械振动减振降噪方主要也是利用阻尼材料的这种耗能特点。结合实际工程问题合理设计阻尼结构，以有效地控制结构的振动与噪音。在阻尼结构中，自由阻尼层结构、约束阻尼层构都是非常有效的减振方式。为了提高增强机械结构的抗振性、稳定性以及低噪音，能够让阻尼材料的阻性能得到充分发挥。需要从分析阻尼材料的本质特性开始，粘弹性阻尼材料主要乳胶、沥青类，由于这些材料模量过低，且受到周围环境中温度和频率影响较大一般不能直接作为工程中的结构材料来运用，而是将它粘附在需要作减振降噪处的机械结构或工程结构构件上，或者适当地添加填料和溶剂来增加其阻尼[4]。在应的部件上粘贴阻尼材料来控制其振动是一种非常有效的手段，在工程上已经得广泛的应用。在汽车上常见粘贴阻尼材料如图 1-2 所示。
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB535.1

【相似文献】