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约束阻尼夹层板动态特性研究

王慧彩  
【摘要】: 由于工程结构中广泛采用粘弹性材料进行振动控制,以及近年来大量涌现的具有粘弹性性质的新材料,使得研究粘弹性线性复合结构的动力特性问题上升到重要位置。本文对粘弹性约束阻尼夹层板的动态特性进行了理论分析和数值计算。 用有限元方法对单层板结构进行了动态特性分析,并编制了相应的有限元动力计算程序。板单元是基于Mindlin假设构造的八结点任意四边形单元,采用减缩积分方法避免了Mindlin板单元固有的剪切锁死问题。通过算例分析表明了程序的正确性和可靠性。为下一章编制夹层板的有限元程序打下很好的基础。 给出了约束阻尼夹层板固有频率和损耗因子的一种有限元计算方法。在小变形线弹性理论的基础上,给出了粘弹性约束阻尼夹层板结构的有限元动力方程,构造了阻尼夹层板单元。采用求解复特征值的方法求得了夹层板的固有频率和损耗因子,并讨论了粘弹性材料的厚度、刚度的变化以及边界条件对结构的频率和损耗因子的影响,为最佳的阻尼处理提供一定的依据。计算表明阻尼处理层厚度增加,有利于提高结构的模态阻尼,要取得好的减振效果粘弹阻尼材料的模量存在一最佳值。 分别对单一的铝板、自由阻尼层板和约束阻尼夹层板进行了模态实验和简谐激励下的响应实验,得到了其模态参数,并与理论计算进行了比较。验证了前面理论计算的正确性。通过对阻尼夹层板的响应实验和阻尼识别,为以后计算阻尼夹层板的响应提供了数据准备。 做为对粘弹性结构动力响应的进一步探讨,给出了一种阻尼夹层板结构动力响应的计算方法。采用直接积分法求解。将粘弹性材料看成完全弹性的材料,将粘弹性材料的阻尼作用看成粘性阻尼的作用,利用实验得出的结构的模态阻尼,阻尼以比例阻尼的形式给出。计算了简谐激励下的响应,并与实测的结果进行了比较分析。结果表明该计算方法的合理性,为工程近似计算提供了一种简便的计算方法。由于本方法并没有考虑粘弹性材料的频变特性,因此由许多工作还有待于进一步的研究。


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