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《华中科技大学》 2012年
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粘弹性隔振器动力学性能理论及实验研究

张针粒  
【摘要】:粘弹性隔振器在航天领域具有广泛的应用,但由于粘弹性材料的高度非线性,在粘弹性隔振器动力学性能建模、设计及计算等方面一直存在困难。为此,本文对粘弹性隔振器动力学性能涉及的关键问题进行全面而深入的理论与实验研究,包括粘弹性材料的温度谱模型、时温叠加方法,结构等强度力学模型及修正模态应变能法,温升计算方法。 粘弹性隔振器的关键要素之一是粘弹性材料。基于频率谱五参数分数微分模型和温频镜像关系数学形式,提出了粘弹性材料的动力学性能六参数分数微分温度谱模型(Six-Parameter Fractional Derivative Model,简称SPFDM)。SPFDM能直接利用动态机械分析实验结果,对于损耗模量和损耗因子具有对称性或非对称性的情形均适用。SPFDM的参数具有明确的物理含义,推导了温度谱模型参数的初值公式,并给出了参数辨识步骤。 粘弹性材料的动力学性能不仅与温度有关,还与频率有关,通常以时温叠加平移得到的主曲线表征。为获得更准确的时温叠加曲线,提出了一个基于广义Maxwell模型的时温平移方法(Generalized Maxwell Model Based Shifting,简称GMMBS)。与传统基于重叠窗口的时温叠加方法相比,GMMBS不需要首先判断重叠窗口的大小及存在性,能利用所有的实验数据中包含的有用信息来计算平移因子。 在粘弹性材料研究的基础上,首先建立了关于隔振器支架结构的等强度力学模型,然后提出了计算隔振器动力学参数的ZMSE (Zhang Modal Strain Energy,简称ZMSE)模态应变能法。关于隔振器支架结构,基于小变形假设、莫尔定理及等强度梁理论,建立了隔振器结构参数与性能参数的等强度力学模型。等强度力学模型能够由隔振器的结构参数直接预测性能参数,并且可按需要的安全系数设计具有等强度特性的隔振器。关于粘弹性隔振器动力学参数,在分析了模态应变能法和已有修正方法的原理及其相互关系的基础上,提出了一种基于损耗因子幅值的修正模态应变能法ZMSE。ZMSE的修正因子随粘弹性隔振器对应模态阶次损耗因子幅值变化。以可等价为粘弹性夹层梁/板的四参数原型系统和新型高阻尼航天载荷隔振器作为算例,通过与已有方法的对比分析了所提ZMSE的准确性。 粘弹性隔振器在振动过程中,会导致粘弹性材料温度升高,尤其是当粘弹性材料具有高阻尼特性时,热动力耦合现象明显。针对一般的任意激励,基于五参数分数微分本构模型,建立了热动力学耦合的控制微分方程,并推出了差分形式。针对工程上常见的稳态谐波激励,控制微分方程通过傅立叶变换可显著简化,文中建立了相应的温升计算方法。 对粘弹性隔振器动力学性能提出的相关理论与方法还需要充分的实验进行验证。针对为多种粘弹性材料,进行了大量的动态机械分析实验。定频变温实验验证了SPFDM温度谱模型的准确性,并揭示了当材料存在次级转变区时,温度谱模型在该区域的误差可能较大。变频变温实验用以验证GMMBS时温叠加方法的准确性,同时发现粘弹性材料在变频、变温下的力学性能除了水平向平移关系外,还可能存在较小的纵向平移。针对一种新型等强度高阻尼粘弹性隔振器,正弦、随机实验表明,ZMSE模态应变能法计算的隔振器动力学参数预测准确,隔振器具有设计的刚度和优良的阻尼性能,在中高频范围内能有效抑制振动能量的传递。温升实验结果表明,热动力耦合温升计算理论结果与实验温升曲线趋势基本相同;对于高阻尼粘弹性隔振器,温升幅值十分显著,在设计时应计入温升对隔振器性能的影响,使隔振器发挥最大的隔振性能。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB535.1

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李世其;胡线会;朱文革;张针粒;;定频变温下粘弹材料动力学特性数据拟合分析[J];材料科学与工程学报;2010年06期
2 吴波,郭安薪;粘弹性阻尼器的性能研究[J];地震工程与工程振动;1998年02期
3 高东,唐治安,李朝旭;粘弹阻尼减振技术的工程应用[J];电子机械工程;2001年06期
4 张军,谌勇,骆剑,华宏星;整星隔振技术的研究现状和发展[J];航空学报;2005年02期
5 吴杰;上官文斌;潘孝勇;;采用超弹性—粘弹性—弹塑性本构模型的橡胶隔振器动态特性计算方法[J];机械工程学报;2010年14期
6 于增亮;张立军;余卓平;;橡胶衬套力学特性半经验参数化模型[J];机械工程学报;2010年14期
7 张针粒;李世其;朱文革;;粘弹性阻尼材料动态力学性能温度谱模型[J];机械工程学报;2011年20期
8 张卫,徐华,清水信行;分数算子描述的黏弹性体力学问题数值方法[J];力学学报;2004年05期
9 赵培仲,文庆珍,朱金华;时温等效方程的研究[J];橡胶工业;2005年03期
10 林松;杨显杰;高庆;游少雄;;ZN-17黏弹材料动态阻尼特性实验研究及其数据拟合分析[J];宇航材料工艺;2006年S1期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 唐麟;分数算子描述的热粘弹性杆耦合问题研究[D];暨南大学;2006年
2 黄华昌;分数微分型粘弹性体热动力学耦合问题研究[D];暨南大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张麟;梁国正;杨莉蓉;何少波;;碳纳米管改性双马来酰亚胺树脂体系的性能[J];工程塑料应用;2007年02期
2 刘晓;;动态热力学分析在高分子材料中的应用[J];工程塑料应用;2010年07期
3 李守海;庄晓伟;王春鹏;储富祥;;PE-g-MAH增容改性LDPE/橡实壳纤维复合材料的研究[J];工程塑料应用;2010年11期
4 丁爱武;黄茂芳;李普旺;高天明;曾宗强;;TiO_2/天然橡胶复合材料的制备及热效应动力学研究[J];安徽农业科学;2009年33期
5 张晖;阳建红;李海斌;刘承武;;湿热老化环境对环氧树脂性能影响研究[J];兵器材料科学与工程;2010年03期
6 常海;张腊莹;刘子如;史爱娟;;磷酸盐阻燃剂对聚氨酯包覆层动态力学性能的影响[J];火炸药学报;2009年02期
7 李高春;董可海;张勇;王玉峰;刘著卿;;环境温度作用下固体火箭发动机药柱的累积损伤规律[J];火炸药学报;2010年04期
8 于光辉;卢洪义;王鸿玲;朱敏;刘鸿雁;;浇铸型固体发动机衬层/药柱界面脱粘低温探伤研究[J];兵工学报;2011年12期
9 黄筑平;有限变形塑性理论中的一个热—力学公设(英文)[J];北京大学学报(自然科学版);1991年03期
10 陆萌,李椿萱;物体有限变形下的非平衡热力学分析[J];北京航空航天大学学报;1989年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵存生;王璐;朱石坚;;橡胶隔振限位器动态性能分析与试验[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
2 邹元杰;韩增尧;张瑾;;航天器全频域力学环境预示的主要方法[A];全国结构振动与动力学学术研讨会论文集[C];2011年
3 邱吉宝;张正平;;航天飞行器结构动力学一些研究与进展[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
4 张铁亮;丁运亮;金海波;张珍铭;;卫星桁架结构优化设计[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
5 刘杰;田宇黎;郭云霞;梁节英;;PAN基碳纤维表面电化学改性的研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
6 苗雨;万云冬;董玉凯;;沥青路面反射裂纹温度应力的数值模拟[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
7 王娟;亢一澜;秦庆华;李晓奇;肖霞;;考虑时间效应的软材料粘接界面力学模型与实验表征[A];损伤、断裂与微纳米力学进展:损伤、断裂与微纳米力学研讨会论文集[C];2009年
8 周丽娜;由小川;Pierre Vialettes;庄茁;;一种飞艇蒙皮材料的力学性能试验研究[A];2010’力学与工程应用学术研讨会论文集[C];2010年
9 易桂莲;杜家政;隋允康;;减振效果评价与对称约束阻尼结构的刚度参数研究[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
10 易桂莲;隋允康;杜家政;;对于约束阻尼处理的拱形板的振动测量分析的研究[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
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1 甄晓霞;大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
2 李媛萍;非线性粘弹性结构的动态行为及大跨空间网壳的减震控制研究[D];暨南大学;2010年
3 许文娇;废弃环氧树脂再生技术及应用研究[D];东华大学;2011年
4 张志奋;浆膜动态性能研究及其在蒙脱土掺杂浆料改性效果评价中的应用[D];东华大学;2010年
5 闫文刚;生物质常温开模致密成型研究[D];北京林业大学;2011年
6 李龙飞;高速旋转层合圆板(梁)行波动力特性及其空气弹性稳定性研究[D];兰州大学;2011年
7 杨文东;复杂高坝坝区边坡岩体的非线性损伤流变力学模型及其工程应用[D];山东大学;2011年
8 袁青青;再生丝蛋白材料的制备及其结构与性能的研究[D];复旦大学;2010年
9 杨韶辉;含萘环和长亚甲基链半芳香尼龙的合成与表征[D];郑州大学;2010年
10 尹应梅;基于DMA法的沥青混合料动态粘弹特性及剪切模量预估方法研究[D];华南理工大学;2011年
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1 符俊杰;敷设粘弹阻尼的矿用溜槽振动特性研究[D];山东科技大学;2010年
2 李全;驱动滚筒仿生表面增摩技术研究[D];山东科技大学;2010年
3 张仰强;石膏蠕变特性及矿房矿柱长期稳定性研究[D];山东科技大学;2010年
4 王冰花;振动对iPP结晶行为的影响[D];郑州大学;2010年
5 俞黎明;减速器箱体阻尼减振研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王炜;一种船用基座结构动态力学特性的数值仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 杨俊杰;树脂基复合材料板簧结构阻尼性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 李清泉;有机化蒙脱土改性沥青的性能研究[D];长沙理工大学;2010年
9 陈朝中;无定形聚合物力学行为的应变率依赖性研究[D];湘潭大学;2009年
10 舒乐华;聚合物基复合材料粘弹性性能预测[D];湘潭大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张晓敏;彭向和;张培源;;热力藕合问题的交替算法[J];爆炸与冲击;2006年04期
2 张维英,张军,林焰,纪卓尚;平板结构振动响应敏度分析[J];船舶力学;2005年01期
3 王晏研;陈喜荣;黄光速;;复合阻尼材料最新研究进展[J];材料导报;2004年10期
4 余启勇;马玉璞;郭万涛;吴医博;;结构阻尼复合材料及其研究进展[J];材料工程;2007年S1期
5 刘林超,张卫;服从分数代数Maxwell本构模型的粘弹性阻尼材料性能分析[J];材料科学与工程学报;2004年06期
6 孙海忠;张卫;;分数算子描述的粘弹性材料的本构关系研究[J];材料科学与工程学报;2006年06期
7 王志远,杨留栓;泡沫金属基高阻尼复合材料的研究进展[J];材料开发与应用;2004年03期
8 孙社营;粘弹材料阻尼性能的分析模拟和预测[J];材料开发与应用;2004年05期
9 王毅,朱礼文,王明宇,黄冬梅,潘忠文,谭志勇,黄卫瑜,吴素春,王建民,贾文成;大型运载火箭动力学关键技术及其进展综述[J];导弹与航天运载技术;2000年01期
10 冯振兴;航天产品环境工程技术的新进展——简介第47届美国IES年会的学术论文[J];导弹与航天运载技术;2004年05期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刚芹果;松质骨的固——液二相理论及其应用[D];太原理工大学;2001年
2 安伟刚;多目标优化方法研究及其工程应用[D];西北工业大学;2005年
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1 唐麟;分数算子描述的热粘弹性杆耦合问题研究[D];暨南大学;2006年
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1 李春宣;;新颖隔振器——复合弹簧[J];矿山机械;1989年03期
2 姜洪源,夏宇宏,敖宏瑞,闫辉;金属橡胶与弹簧组合型隔振器动静态性能的分析[J];中国机械工程;2002年21期
3 唐一科,龚宪生,顾乾坤;隔振泡沫塑料的试验建模[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年11期
4 熊冶平,宋孔杰;柔性隔振系统中驻波效应的研究[J];山东工业大学学报;1995年02期
5 钱网生 ,祝华;抗冲击隔振器的研制[J];机电设备;1996年04期
6 李长胜,贺红艳;库仑摩擦阻尼新型复合隔振器的摩擦副特性分析[J];河南机电高等专科学校学报;1997年01期
7 姜洪源,董春芳,敖宏瑞,夏宇宏,A.M.Ulanov;航空发动机用金属橡胶隔振器动静态性能的研究[J];航空学报;2004年02期
8 钟章贵;低频大阻尼抗冲击拱型不锈钢钢丝绳隔振器[J];船舶工程;1995年05期
9 伏同先,庄国华;某潜艇推进电机隔振装置的研制[J];舰船科学技术;1996年01期
10 李长胜;新型库仑摩擦阻尼复合隔振器的摩擦副特性研究[J];河南职技师院学报;1998年04期
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1 李鸿光;;高静低动隔振器的原理设计及实验分析[A];第四届全国动力学与控制青年学者研讨会论文摘要集[C];2010年
2 帅长庚;杨雪;;6JX型聚氨酯弹性体隔振器性能研究[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
3 陈柯龙;李锐;何莉敏;张雄;;地铁轨道磁流变脂隔振器阻尼参数优化控制与仿真[A];第六届全国电磁流变液及其应用学术会议程序册及论文摘要集[C];2011年
4 黄修长;徐时吟;张志谊;华宏星;;曲梁隔振器振动响应的波动法研究[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
5 胡锦旋;唐宏刚;唐力;罗贵火;;APU安装系统隔振器布局研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
6 刘雪琴;余淼;居本祥;浮洁;;一种新型磁流变弹性体隔振器研制[A];第六届全国电磁流变液及其应用学术会议程序册及论文摘要集[C];2011年
7 金涛;吴义兵;刘青华;;5DK-20柴油发电机组隔振机理及隔振器国产化对比试验及分析[A];第九届全国内河船舶及航运技术学术交流会论文集[C];2004年
8 梁向东;;浮筏安装工艺的改进研究[A];第十三届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2011年
9 王佐民;姜在秀;;隔振器串联组合特性分析[A];2010’中国西部声学学术交流会论文集[C];2010年
10 王锁泉;刘忠族;周庆云;席亦农;;隔振器机械阻抗测量[A];第十届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2005年
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1 于洋;热衷于振动控制和环保节能的创新专家[N];科技日报;2007年
2 邵斌;净化声环境 建材将走俏[N];中国建材报;2003年
3 东方舍予;“客户本位主义”[N];解放日报;2000年
4 记者 冷翠华;41项船舶标准今年实施[N];中国船舶报;2008年
5 高舟;七一一所研制成功新型轨道交通降噪系统[N];中国船舶报;2007年
6 本报记者 黄震;向经典致敬[N];当代汽车报;2006年
7 本报记者 黄震;环保省油新概念[N];当代汽车报;2006年
8 田陆 李娟 黄郁君;连铸过程基于振动的大包下渣检测系统研究[N];世界金属导报;2008年
9 东华大学教授 黄茂福;IPN表面改性在喷墨印花中的应用[N];中国纺织报;2005年
10 ;离子交换树脂市场越做越大[N];中国化工报;2003年
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1 张针粒;粘弹性隔振器动力学性能理论及实验研究[D];华中科技大学;2012年
2 滕汉东;液固混合介质隔振器动力学特性研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 陈绍青;电磁式主被动复合隔振器关键技术研究[D];中国科学技术大学;2013年
4 陈阳;基于粘弹性材料的柔性卫星隔振技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 陈阳;基于粘弹性材料的柔性卫星隔振技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 杜静;摩托车虚拟样机技术的研究及应用[D];重庆大学;2004年
7 宋春生;柔性浮筏系统的磁悬浮主动隔振理论与控制技术研究[D];武汉理工大学;2011年
8 孙德伟;空间红外遥感器机械系统及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 原春晖;机械设备振动源特性测试方法研究[D];华中科技大学;2006年
10 何玲;流体阻尼器特性及其对整星隔振性能影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
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1 王江涛;橡胶钢丝绳复合隔振器的试验研究[D];大连理工大学;2010年
2 王东衡;金属簧片阻尼隔振器动态特性分析与优化设计[D];江南大学;2011年
3 朱良;柔性浮筏系统隔振器参数与布置优化研究[D];武汉理工大学;2011年
4 胡线会;约束阻尼型隔振器的动力学性能分析及优化设计[D];华中科技大学;2011年
5 徐峰;粘弹性阻尼桁架隔振器的样机研制及实验分析[D];哈尔滨工业大学;2013年
6 孙林峰;金属丝网—磁悬浮隔振器设计与隔振特性研究[D];中北大学;2011年
7 张斌;混合式隔振器设计技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 安西方;橡胶钢丝绳复合隔振器动力学建模与参数识别[D];大连理工大学;2012年
9 张月英;准零刚度隔振器的特性分析及实验研究[D];湖南大学;2013年
10 刘柱;精密主动隔振器的位置测量与控制[D];华中科技大学;2013年
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