悬臂板的动力学特性分析及减振研究

发布时间：2017-04-29 06:10

  本文关键词：悬臂板的动力学特性分析及减振研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：航空航天中用到的许多结构件可简化为悬臂薄板模型,薄板结构越来越广泛应用于工业结构中,由于科技水平的进步,对结构件的要求越来越高,悬臂薄板的动力学特性分析及减振研究已成为一个重要课题。利用粘弹性阻尼材料抑制振动是目前对振动结构普遍采用的方法,由于粘弹性阻尼材料可以有效的提高系统的阻尼,达到显著的减振效果,在工程中广为应用。对于悬臂薄板结构的研究,一个重要方向是结构的振动特性问题,另一个是振动控制问题,本文针对悬臂薄板和粘弹性约束层阻尼-悬臂板复合结构进行动力学特性研究。首先对悬臂板的固有特性进行了分析,给出了悬臂板固有特性的解析方法、有限元仿真解法以及实验分析方法,并将三种方法得到的结果进行了对比,验证了方法的正确性。其次,采用实验测试与有限元计算相对照的方式,对悬臂板的振动响应进行了分析,计算并测试了悬臂板在基础激励和单点激励下的共振响应,得到的结果比较接近,进一步验证了有限元建模与求解方法的正确性,以及用于预估振动响应的可靠性。再次,介绍了粘弹性材料的本构关系模型,阐述了其具体在有限元ANSYS软件中的求解方法,建立了粘弹性约束层阻尼-悬臂板复合结构的有限元模型,并对其固有频率和损耗因子进行了计算。同时开展振动测试,获得粘弹性约束层阻尼-悬臂板复合结构的固有频率、模态阻尼比,并讨论了粘弹性阻尼层、约束层的结构和材料参数以及粘弹性约束层阻尼粘贴位置、粘贴面积对复合结构振动特性的影响。最后,介绍了实验方法和实验系统,对粘贴粘弹性约束层阻尼的悬臂板进行了实验测试分析。在提出了减振效果综合评价指标的基础上,基于有限元计算和实验测试方法,对粘贴粘弹性约束层阻尼前后悬臂板的振动特性进行了对比分析,从固有频率、模态阻尼比、振动响应、应变和应力等多方面对粘弹性约束层阻尼的减振效果进行了评价。
【关键词】：悬臂板 粘弹性约束层阻尼 振动特性 振动响应 减振有效性
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB535.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景与意义10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-15
• 1.2.1 薄板动力学特性研究进展10-11
• 1.2.2 粘弹性阻尼材料的概况11-14
• 1.2.3 粘弹性约束层阻尼的研究现状14-15
• 1.3 本文研究内容15-18
• 2 悬臂板的动力学建模与固有特性分析18-38
• 2.1 弹性薄板的动力学建模18-20
• 2.1.1 弹性薄板基本假设18
• 2.1.2 动力学方程建立18-19
• 2.1.3 薄板的边界条件19-20
• 2.2 悬臂薄板固有特性的求解20-23
• 2.3 悬臂薄板固有特性的实验分析23-26
• 2.4 计算实例与结果分析26-27
• 2.5 悬臂薄板有限元分析27-33
• 2.5.1 基于MATLAB有限元建模27-31
• 2.5.2 基于ANSYS有限元建模31-33
• 2.6 计算结果及结果分析33-37
• 2.6.1 悬臂薄板的固有频率33-34
• 2.6.2 悬臂薄板的模态振型34-36
• 2.6.3 结构参数对悬臂板固有特性的影响36-37
• 2.7 本章小结37-38
• 3 悬臂板的振动响应分析38-47
• 3.1 悬臂板振动响应38-41
• 3.1.1 悬臂板基础激励响应39-40
• 3.1.2 悬臂板单点激励瞬态响应40-41
• 3.2 悬臂板振动响应实验研究41-45
• 3.2.1 基础激励响应测试41-43
• 3.2.2 单点激励响应测试43-45
• 3.3 结果分析45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4 粘弹性约束层阻尼对悬臂板振动特性的影响分析47-60
• 4.1 粘弹性阻尼材料的计算模型47-49
• 4.1.1 Prony级数47-48
• 4.1.2 复常数模量模型48
• 4.1.3 指数模型48-49
• 4.2 粘弹性阻尼复合悬臂板的有限元分析49-52
• 4.2.1 粘弹性阻尼复合悬臂板的有限元建模49-50
• 4.2.2 粘弹性阻尼复合悬臂板的求解50-52
• 4.3 粘弹性约束层阻尼-悬臂板的有限元分析52-55
• 4.4 不同约束层阻尼材料对悬臂板固有特性的影响55-59
• 4.4.1 实验材料的选用55
• 4.4.2 粘贴粘弹性约束层阻尼55-57
• 4.4.3 粘贴橡胶约束层阻尼57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 粘弹性约束层阻尼-悬臂板的动态设计60-73
• 5.1 粘弹性阻尼层对复合悬臂板动态特性的影响60-64
• 5.1.1 粘弹性阻尼层结构参数的影响60-62
• 5.1.2 粘弹性阻尼层材料参数的影响62-64
• 5.2 约束层对复合悬臂板动态特性的影响64-67
• 5.2.1 约束层结构参数的影响64-65
• 5.2.2 约束层材料参数的影响65-67
• 5.3 局部粘贴粘弹性约束层阻尼对复合悬臂板动态特性的影响67-72
• 5.3.1 粘弹性约束层阻尼粘贴位置的影响67-70
• 5.3.2 粘弹性约束层阻尼粘贴面积的影响70-72
• 5.4 本章小结72-73
• 6 粘弹性约束层阻尼的减振效果分析73-89
• 6.1 选用的实验系统73-77
• 6.2 减振评价指标77-79
• 6.3 粘弹性约束层阻尼减振的有效性分析79-87
• 6.3.1 不同激振力下粘弹性约束层阻尼的减振效果分析79-81
• 6.3.2 定频激励下粘弹性约束层阻尼的减振效果分析81-82
• 6.3.3 粘弹性约束层阻尼对应变的影响分析82-83
• 6.3.4 不同约束层阻尼材料的减振效果对比83-85
• 6.3.5 粘弹性约束层阻尼减振效果的有限元分析85-87
• 6.4 本章小结87-89
• 结论89-91
• 参考文献91-96
• 致谢96-97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 任志刚,卢哲安,楼梦麟;复合夹层结构频率及损耗因子的计算[J];地震工程与工程振动;2004年02期

2 胡晓阳;;浅谈金属材料疲劳断裂现象及在生产中的应用[J];机械管理开发;2011年05期

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本文编号：334340