黏弹性材料Biot模型参数确定及其在黏弹阻尼结构中的应用

发布时间：2021-03-03 07:04

　　黏弹性材料广泛用于工程结构减振降噪,其本构模型的研究对黏弹阻尼结构的动力学分析具有重要的意义。Biot模型能够真实反映黏弹性材料参数随着频率变化的动力学特性;提出了一种确定其参数并将其结合到黏弹阻尼结构有限元动力学方程的方法;通过对频域内试验测得的黏弹性材料储能模量和损耗因子数据进行多参数非线性曲线拟合,并将其转化为在复频域内带约束条件的非线性优化问题,可以使非线性多参数确定问题大大简化;借助辅助耗散坐标将黏弹性材料Biot模型引入到黏弹阻尼结构有限元动力学方程中并转化成常规的二阶线性微分方程,实现了求解的简化。通过试验研究对该方法进行了验证,结果表明提出的Biot模型参数确定和有限元相结合的方法是正确、简单和有效的。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(17)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

黏弹阻尼结构

Biot模型是一种复变量模型,如图3所示。它将图2(a)所示的一系列的Maxwell模型单元 (又称微振子,Mini-oscillator)并联,然后再并联一个弹簧。微振子项通过辅助耗散坐标“Z”与系统的空间坐标耦合,以此来模拟黏弹性材料与位移相应的应力应变行为。其松弛函数可以表示为

为了验证本文方法的有效性,对一根悬臂黏弹阻尼复合梁结构进行试验研究,如图4所示。其表面弹性层为铝,中间层为ZN-1黏弹性材料。试验时用自制小锤对结构进行激励,由加速度传感器获取系统加速度信号,然后通过LMS Test.lab系统得到其频率和损耗因子,然后根据本文方法对其进行有限元分析,对二者结果进行对比。试验共分三个步骤:首先测定弹性材料的力学参数,然后测定黏弹性材料参数并据此进行曲线拟合,确定其Biot模型参数,最后对黏弹阻尼梁进行试验,得到其固有频率和损耗因子。2.1 弹性材料参数的试验测定

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3060839