三维周期柔性机构动态特性与阻尼特性分析

发布时间：2017-11-02 23:08

  本文关键词：三维周期柔性机构动态特性与阻尼特性分析

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【摘要】：现代社会高速发展,在科技创新向“精、尖、细”迈进的同时,人们对材料性能的要求也愈加严格。质轻且具有良好的阻尼特性、能用于减振降噪的多性能复合材料成为研究的热点,越来越受到人们的关注。三维周期阵列柔性机构是一种主要面对低阶频率减振降噪的新型阻尼结构,通过在单胞的两块柔性薄板之间添加柔性支架或填充阻尼液体,最终形成以阵列排布的周期柔性机构。该机构不仅具有阻尼特性好、结构可设计等优点,而且在航海、车辆、建筑和交通等领域有着广阔的应用空间。本文主要对两种周期柔性机构进行了分析,首先研究了施加微穿孔板和填充阻尼液体的柔性机构的动态特性和阻尼特性,然后对含有双层机械支架的柔性机构的动态特性和阻尼特性进行了分析。主要研究内容和结论包括： 对施加微穿孔板和填充阻尼液体的柔性机构,首先对周期机构中的单胞分析,利用牛顿第二定律和不可压缩液体体积不变的性质,建立柔性机构单胞的振动方程。然后结合其满足的运动条件在MATLAB软件中编制相应的算法程序,通过修改模型的尺寸参数进行振动方程的求解和传递函数的拟合,最终推导出传递函数中系数与模型参数间存在的关系,从而更精确地对柔性机构的动态特性进行设计。此外,还研究了机构的阻尼特性。结果显示,机构在加入阻尼后振动明显减弱,表现出良好的减振效果。 对于含双层机械支架的周期柔性机构,首先基于振动的理论基础和传递函数的物理意义,考虑了机构尺寸和阻尼系数对机构传递函数和阻尼特性的影响。然后在有限元软件ANSYS中建立单胞的有限元模型,利用有限元仿真得出其频率、振幅以及相位三者的结果数据。通过不断修改模型的尺寸参数对模型进行仿真分析和传递函数的拟合,最终推导出阻尼系数和尺寸参数对机构传递函数的影响,并解析了两者的关系式。 总之,本文通过理论推导和数值仿真相结合的方法,研究了两种周期柔性机构的动态特性与阻尼特性,这对于三维周期柔性阻尼结构的进一步研究和应用具有一定的指导意义。
【关键词】：柔性机构 低频 减振 阻尼特性 传递函数
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TB535;TH112
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 柔性机构概述10-13
• 1.2.1 柔性机构简介10-12
• 1.2.2 柔性机构国内外研究现状12-13
• 1.3 复合材料概述13-15
• 1.3.1 复合材料的含义与分类13-14
• 1.3.2 阻尼结构复合材料14-15
• 1.4 本文的主要研究内容和创新点15-17
• 1.4.1 本文主要研究内容15-16
• 1.4.2 本文的主要创新点16-17
• 2 理论部分17-31
• 2.1 机械振动17-23
• 2.1.1 无阻尼单自由度系统的振动17-18
• 2.1.2 有阻尼单自由度系统的振动18-21
• 2.1.3 无阻尼多自由度系统的振动21-23
• 2.1.4 有阻尼多自由度系统的振动23
• 2.2 传递函数23-25
• 2.2.1 传递函数的理论推导24
• 2.2.2 传递函数的性质及应用24-25
• 2.3 阻尼特性描述25-29
• 2.3.1 阻尼产生机理和表示方法25-26
• 2.3.2 阻尼材料动态性能的测定26-29
• 2.4 微穿孔板29-30
• 2.4.1 单微孔阻抗率的推导29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 3 双层微穿孔板柔性机构动态及阻尼特性分析31-53
• 3.1 柔性薄板变形体积理论推导32-34
• 3.2 机构单胞内液体运动的理论推导34-38
• 3.2.1 机构中不加微穿孔板34-35
• 3.2.2 机构中加入双层微穿孔板35-38
• 3.3 机构单胞内柔性薄板的振动方程38-39
• 3.4 算例分析39-51
• 3.4.1 无阻尼特性分析39-45
• 3.4.2 有阻尼特性分析45-51
• 3.5 本章小结51-53
• 4 双层支架柔性机构动态及阻尼特性分析53-73
• 4.1 有限单元法简介53-54
• 4.2 利用ANSYS对柔性机构模型分析54-56
• 4.2.1 柔性机构模型前处理54-55
• 4.2.2 柔性机构加载及求解55-56
• 4.2.3 柔性机构模型后处理56
• 4.3 数值分析56-72
• 4.3.1 无阻尼柔性机构特性分析56-63
• 4.3.2 有阻尼柔性机构特性分析63-70
• 4.3.3 参数变化对固有频率以及振动特性的影响70-72
• 4.4 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间发表学术论史情况78-79
• 致谢79-80

【参考文献】

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1 于靖军,宗光华,毕树生;全柔性机构与MEMS[J];光学精密工程;2001年01期

2 张建国;苏多;;空间柔性机构运动可靠性分析[J];北京航空航天大学学报;2006年01期

3 刘天雄,华宏星,陈兆能,朱继梅;约束层阻尼板的有限元建模研究[J];机械工程学报;2002年04期

4 万志敏,马六成,谭惠丰,杜星文,危银涛,杨挺青;粘弹性复合材料的有效三维阻尼矩阵预报与能耗计算[J];复合材料学报;2001年02期

5 钱振东,陈国平,朱德懋;约束阻尼层板的振动分析[J];南京航空航天大学学报;1997年05期

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1 赵小波;约束阻尼复合结构的振动分析与优化设计[D];大连理工大学;2007年

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本文编号：1133557