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《大连理工大学》 2012年
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周期微六面体点阵复合材料带隙阻尼特性研究

金莹莹  
【摘要】:随着现代科学技术的发展,具有吸能减振等多种优良性能的周期性桁架结构材料越来越受到人们的关注,它在交通运输、机械、建筑等领域有广阔的应用前景。本文研究了周期微六面体点阵复合材料的带隙和阻尼特性,并在周期微结构中添加质量球,以寻求通过局部共振理论来获得优良结构阻尼特性的途径。周期微六面体点阵复合材料是在周期微六面体点阵桁架结构的内部空隙中填充阻尼材料和质量球形成的结构与功能一体化的复合材料。这里主要从两个不同的方面研究了周期微六面体点阵复合材料的带隙和阻尼特性,即无限周期方面和有限周期方面。具体研究内容包括: 一方面,本文建立了无限周期微六面体点阵复合材料的代表性实体单胞,利用Floquet-Bloch理论,在线性粘滞阻尼理论和比例阻尼的假设下,给出了对实体性单胞施加周期边界条件的方法,同时利用MATLAB软件编制相应的程序并求解,研究周期微六面体点阵复合材料的带隙和阻尼特性。对周期微六面体点阵复合材料添加质量球前后的阻尼特性进行了比较,并分别分析了质量球取不同半径和材料时,复合材料的带隙和阻尼特性。结果显示,添加质量球的周期微六面体点阵复合材料具有更好的减振效果;在一定范围内,质量球的半径和密度越大,周期微六面体点阵复合材料第一方向带隙的起始频率和截止频率越低,带隙频率范围越大,减振效果也越好。 另一方面,本文建立了20x20x20的有限周期微六面体点阵复合材料模型,对其进行谐响应分析,得到了20x20x20周期微六面体点阵复合材料的振动传输特性。对有限周期微六面体点阵复合材料添加质量球前后的阻尼特性进行了比较,并分析了质量球取不同半径时,复合材料的减振性能。结果表明,添加质量球的周期微六面体点阵复合材料的减振性能更优;在一定范围内,质量球的半径越大,周期微六面体点阵复合材料的第一带隙频率越低,对振动的吸收也越大。 本文通过结构设计、理论推导和仿真的方法,对周期微六面体点阵复合材料的带隙和阻尼特性进行了分析,这对于点阵复合材料的进一步研究和应用具有一定的理论指导作用。
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