论文部分内容阅读
结构的粘弹性阻尼处理近年来已成为抑制机械结构的共振响应及其辐射噪
声的重要方法。自由阻尼处理以其使用简单、方便、经济，约束阻尼处理以其
减振效果更显著，都在工程领域中取得了日渐广泛的应用。
结构粘弹阻尼处理的减振降噪效果与阻尼材料的性能及其结构设计密切相
关。性能良好的阻尼材料，并得到合理地使用，才有可能取得良好的振动和噪
声治理效果。因为材料的阻尼性能受温度和振动频率的影响较大，阻尼材料的
使用有一个最佳的温度和频率范围，如果材料的使用环境不能与这个范围吻合，
或阻尼结构设计不尽合理，就有可能使材料的阻尼性能得不到充分的发挥，也
就很难得到理想的减振降噪效果。所以，研究粘弹阻尼结构的动态力学性能，
首先要对材料阻尼性能的温度、频率依赖性进行准确的表征，进而才能探讨材
料阻尼特性与结构动态力学性能之间的相关关系，以寻求抑制结构振动的内在
规律。
本文首先对粘弹性阻尼材料的动态力学性能从分子结构的特点出发进行了
解释，对模拟材料阻尼性能的数学模型进行了讨论，采用Visual Basic语言编制
了绘制材料阻尼性能总曲线的程序。对分数导数模型进行了比较深入的讨论，
并以此为依据分析了阻尼材料动态性能的一些内在规律，为阻尼材料的研究和
开发提出了有用的建议。然后采用强迫非共振法和弯曲共振法对SA-3等几种典
型的粘弹性阻尼材料的动态力学性能进行了详细的测试表征，分析了测试误差
因素及测试中应注意的问题，尽管两种方法采用的测试原理差异很大，但测试
得到的材料性能数据基本一致，具有较好的可比性。
考虑到阻尼材料的频率依赖性，采用改进后的有限元方法对梁、压筋板等
结构进行粘弹阻尼处理前后的动态力学性能进行了分析，取得了与试验模态分
析或理论解析解基本一致的结果，验证了有限元分析方法的可行性和准确性。
另外，此方法可直接利用典型的有限元程序来进行分析计算，十分方便。利用
该有限元方法还进一步探讨了结构阻尼减振效果对阻尼材料性能、阻尼层厚度、
阻尼材料所处部位等的依赖性。
对所选的几种典型结构粘弹材料阻尼处理前后动态性能的变化进行了考
察，从试验模态分析和宽频域振动分析两方面，针对性地探讨了材料动态性能、
阻尼处理厚度、阻尼处理部位、阻尼处理结构等因素对抑制结构模态共振响应
和宽频域振动响应的有效性，找到了一些结构阻尼处理的基本规律。并对粘弹
阻尼处理抑制结构共振响应的综合评价指标进行了理论分析，结构的振动响应
受模态刚度的影响最大，其次是阻尼因素，质量的影响最小，从而为振动结构
的阻尼处理提供了一个指导性的设计原则。
为了探讨材料阻尼处理对结构的宽频域振动响应及其噪声辐射的影响，对
固定的平钢板和压筋板结构采用两种阻尼性能差异较大的粘弹材料进行了自由
阻尼处理，首先从试验上考察了阻尼处理抑制平钢板和压筋板结构宽频振动响
应和噪声辐射的有效性，比较了两种材料性能差异所带来的结构减振降噪效果
的差异。结合统计能量分析的方法预测分析了粘弹阻尼结构的总损耗因子，与
稳态能量流密度方法的试验实测结果基本一致，说明了从阻尼材料性能主曲线
预估高频下的材料阻尼性能、从传统的Oberst理论预估高频域的结构阻尼性能
是可行的。并进一步探讨了由结构总损耗因子预测辐射噪声衰减量的方法。结
果表明，三种方法(分别根据实测的结构总损耗因子、估算的结构总损耗因子
和实测的结构响应振级)计算得到的结构辐射噪声衰减量与实测的空间噪声衰
减量结果比较吻合，尤其是从材料阻尼性能出发预测结构的总损耗因子，进而
预测结构辐射噪声的衰减量具有重要的工程实用价值。