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金属丝网阻尼器建模及其减振应用研究

付永辉  
【摘要】:金属橡胶材料是将金属丝卷成螺旋形,经过拉伸、编织、加压成型,并经热处理而成的弹性多孔材料,金属橡胶材料利用内部的金属丝之间相对滑移,产生干摩擦耗散大量能量而起到阻尼作用。它具有高阻尼、高弹性、耐高低温、耐腐蚀、抗辐射,且易于压制成所需形状等优点,国外已在这方面取得了大量研究成果,且已成功的应用于航空、航天等高技术产业,近年来,国内在此方面的研究也越来越多。本文利用金属丝网制成了新型干摩擦阻尼元件——金属丝网阻尼元件,它具有成型工艺简单、低成本等优点。 本文设计了一套金属丝网阻尼元件压制成型工具,该工具能方便、快捷的压制实心圆柱型、内嵌弹簧圆柱型金属丝网阻尼元件。以金属丝网阻尼元件为芯材,设计了一种圆筒式金属丝网阻尼器,测试了三种不同密度芯材的金属丝网阻尼器的加速度频响函数。通过对频响曲线的分析,研究了芯材密度、激励力、校准质量对阻尼器动态特性的影响。 为了建立金属丝网阻尼器的动力学模型和分析其阻尼耗能特性,本文测试了四个不同密度的金属丝网阻尼器在不同加载频率和加载振幅下的迟滞曲线。通过对试验曲线的分析,发现芯材密度和加载振幅是影响阻尼器阻尼性能的两个重要因素。通过计算能量耗散系数,分析了芯材密度和加载振幅对能量耗散系数的影响规律。对迟滞曲线进行分解,建立了金属丝网阻尼器的动力学模型,通过两次曲线拟合,辨识了金属丝网阻尼器动力学模型中的参数。 相邻结构是工程和现实生活中经常出现的一种结构形式,用阻尼器连接两相邻结构是减小结构振动响应水平的一个有效的解决方案。本文用框架结构模拟两相邻结构,测试了两相邻结构的动力学特性,验证了将框架结构简化为剪切模型的合理性。从频域数值仿真的角度,研究了金属丝网阻尼器连接下两相邻结构的振动响应,与刚性连接的振动响应进行了对比,仿真结果表明,本文设计的金属丝网阻尼器能明显抑制相邻结构的振动响应。论文还设计了基础激励实验平台,进行了金属丝网阻尼器连接相邻结构的减振实验,验证了阻尼减振的数值仿真的结果。


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