【摘 要】
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给结构敷设粘弹性阻尼材料是减振降噪领域一种较为常用的被动控制方法,在航空航天、船舶、车辆等工程领域应用广泛,为各种工程结构提供了有效的减振降噪手段。本文主要研究了
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给结构敷设粘弹性阻尼材料是减振降噪领域一种较为常用的被动控制方法,在航空航天、船舶、车辆等工程领域应用广泛,为各种工程结构提供了有效的减振降噪手段。本文主要研究了粘弹性阻尼结构的复模态分析及其谐响应分析。介绍了基于Mindlin板理论的层合板建模方法,说明了利用Mindlin板理论建立包含不同材料的层合板单元的详细过程。本文通过MATLAB软件根据Mindlin层合板理论编写了计算层合板模态特性的有限元程序,将计算结果与有限元软件Ansys分析结果相对比,证明了自编程序的可靠性。说明了粘弹性阻尼材料的基本概念,具体力学特性,并结合具体材料说明了粘弹性阻尼材料在数值计算中的应用方法。本文给出了特别的求解频变阻尼的几种迭代方法,用以解决含有未知量的特征方程求解问题。本文将Ansys有限元软件与求解频变阻尼的迭代方法相结合,利用算例证明了其正确性和准确性。归纳总结了实模态与复模态的特性及差异,介绍了不同阻尼模型的原理和应用,并引入了模态复杂度概念来描述复模态的复杂性。本文利用Ansys有限元软件对具体粘弹性阻尼复合结构进行了复模态分析,得到了结构复模态的模态复杂度和模态振型实部虚部等模态参数,从具体算例的角度展示了复模态在实际应用中的体现形式。利用上述复模态理论和迭代求解方法,本文根据具体粘弹性阻尼夹芯板和水下圆柱壳两种复合阻尼结构进行了动力学分析。结果表明了粘弹性频变阻尼在具体算例计算时,固有频率和阻尼比均稍高于比例阻尼,且振型具有一定的模态复杂度,而在谐响应分析时,参考点振幅低于比例阻尼,因此复模态的减振结果总体要优于比例阻尼的情况。在对水下圆柱壳进行复模态分析时,自由阻尼的固有频率略高,而其与约束阻尼的阻尼比平均值大致相同,复振型的实部和虚部形状上基本一致,而幅值上有大小明显差异。在外界激励力条件下,自由阻尼的整体振幅更加平稳,而约束阻尼由于约束层刚度较大,造成在计算频段峰值较多。通过以上算例明确了迭代法与有限元理论结合的复模态分析方法的实用性,分析了阻尼类型对动力学特性的影响,以及粘弹性阻尼类型对减振效果的影响。以上研究为粘弹性阻尼结构的数值计算和应用方法提供了参考。
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