蜂窝纸板振动传递特性及其能量耗散模型研究

发布时间：2020-05-31 13:22

【摘要】：蜂窝纸板是一类非金属多孔夹层结构缓冲材料,具有良好的缓冲防振性能,被广泛应用于产品防护与包装工程领域。本文采用解析分析和有限元法研究了蜂窝纸板-质量系统固有频率的解析公式,提出了系统振动阻尼能量耗散的计算方法,分析了蜂窝结构参数和载荷质量对系统固有频率和能量耗散的影响规律。本文的主要内容包括:首先,对组成蜂窝纸板的原纸进行拉伸实验,对蜂窝纸板进行静态压缩实验和振动传递特性实验,获得了材料工程常数和力学性能,为有限元分析和理论分析提供实验支持。其次,基于单自由度线性系统理论推导了与蜂窝结构参数和载荷质量相关的系统固有频率解析公式,该式表明蜂窝纸板-质量系统的固有频率与蜂窝纸板的表面积、纸板的厚度、芯纸的纵向弹性模量、芯纸的厚度、蜂窝胞元边长、质量块的质量有关。再次,建立了蜂窝纸板有限元仿真模型,分析了其面外压缩性能,验证了有限元模型和材料工程常数测试结果的可靠性。在此基础上建立了蜂窝纸板-质量系统的振动有限元仿真模型,通过模态分析获得了解析公式的修正系数,并实验验证了固有频率的解析结果,进一步基于该解析公式研究了蜂窝结构参数和载荷质量对系统固有频率的影响规律。结果表示随着蜂窝胞元边长、纸板厚度和载荷重量的增加,系统固有频率均减小。最后,评估了蜂窝纸板的阻尼性能,表征了蜂窝纸板的振动传递特性曲线,进一步探究了蜂窝纸板-质量系统振动过程中能量耗散计算方法,并分析了蜂窝胞元边长、纸板厚度和载荷质量对蜂窝纸板的阻尼性能、系统阻尼耗能的影响规律。结果说明蜂窝纸板的振动传递特性曲线可分为三个区域(平台区、放大区和衰减区),振动传递率可用分段函数表示为频率的函数,蜂窝结构参数对蜂窝纸板-质量系统每个区域的能量耗散和振动过程中总耗能的影响规律相同,载荷质量对平台区耗能和总耗能的影响不大,但是对放大区和衰减区的耗能影响较大。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB484

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本文编号：2689919