磁橡膠約束阻尼處理的阻尼特性研究.pdf

1、在薄壁柔性結(jié)構(gòu)，從簡(jiǎn)單的梁到復(fù)雜的太空設(shè)備，很多年來(lái)已廣泛采用被動(dòng)約束阻尼處理(PCLD)來(lái)控制其振動(dòng)和噪聲。隨著對(duì)振動(dòng)和噪聲控制日益增長(zhǎng)的需要，阻尼材料變得非常重要。然而傳統(tǒng)的PCLD 結(jié)構(gòu)存在兩個(gè)非常顯著的不足：其一是僅在很窄的頻域和溫域才具有較好的阻尼性能；其二是安裝不便，勞動(dòng)強(qiáng)度大。為了克服這些缺點(diǎn)，本文研究了一種新型的磁橡膠阻尼處理技術(shù)（MRLD）.與PCLD 不同，MRLD的阻尼層由較軟的磁橡膠制成。磁橡膠是通過(guò)磁引力直接吸

2、附在鋼制振動(dòng)體上，而不是如同PCLD 那樣通過(guò)粘結(jié)。振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)體與磁橡膠阻尼層間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，摩擦做功將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉。因此，MRLD 通過(guò)摩擦耗能和阻尼層剪切耗能共同作用。而PCLD 僅通過(guò)阻尼層剪切耗能。 本文首先推導(dǎo)了幾種形式的PCLD 梁在任意頻率簡(jiǎn)諧激勵(lì)下振動(dòng)響應(yīng)的求解方法。其中一種是對(duì)CUM 經(jīng)典法進(jìn)行改進(jìn)，得到振動(dòng)響應(yīng)的精確解。對(duì)于單層夾心結(jié)構(gòu)，需要獲得一個(gè)三次方程的解的通式。對(duì)于雙層夾心結(jié)構(gòu)，需要獲得一個(gè)

3、四次方程的解的通式。還在假設(shè)函數(shù)法基礎(chǔ)上，2 次應(yīng)用最小能量原理，得到未知個(gè)數(shù)縮減的方程組，用來(lái)計(jì)算多塊局部約束阻尼梁的振動(dòng)響應(yīng)。此外，還采用假設(shè)函數(shù)法推導(dǎo)了任意頻率簡(jiǎn)諧激勵(lì)下，求解PCLD處理板和圓柱殼的振動(dòng)響應(yīng)的分析模型。其次，由于MRLD 結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，其滑移區(qū)域隨振幅和時(shí)間t 變化，其振動(dòng)響應(yīng)難以求解。故本文基于周期耗能相等原理，引入等價(jià)阻尼的概念，采用等價(jià)阻尼技術(shù)來(lái)估計(jì)MRLD 結(jié)構(gòu)的模態(tài)損耗因子。最后，采用所提出的MRLD振動(dòng)

4、分析模型，從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了MRLD 結(jié)構(gòu)的阻尼機(jī)理和阻尼現(xiàn)象。得到如下有價(jià)值的結(jié)論。 1）激勵(lì)力F 對(duì)MRLD的阻尼性能具有顯著影響,而對(duì)PCLD的阻尼無(wú)影響。當(dāng)小于一個(gè)臨界值（約等于0.8255），在開(kāi)始發(fā)生滑移的階段，隨激勵(lì)力的增加近似線形增加，增加到一個(gè)峰值后，進(jìn)一步增加激勵(lì)力，將降低，使得MRLD的阻尼反倒低于PCLD.激勵(lì)力F 存在一個(gè)有效區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)MRLD的阻尼好于PCLD. 然而，當(dāng)大于臨界值，只要發(fā)生滑

5、移，MRLD的阻尼將低于PCLD. 對(duì)于不同的幾何和物理參數(shù)，臨界值是相同的。采用二次拋物線理論證明了約為0.8255 。 2）在給定激勵(lì)下，當(dāng)較小時(shí)，MRLD 與PCLD的阻尼一樣。增加引起阻尼層滑移，在增加的開(kāi)始階段，MRLD 表現(xiàn)出比PCLD 更好的阻尼特性,但進(jìn)一步提高，MRLD的阻尼性能開(kāi)始降低并將低于PCLD。此外，增加激勵(lì)力，使MRLD的阻尼大于PCLD 阻尼的有效剪切模量的區(qū)域向剪切模量小的方向移動(dòng)；所對(duì)應(yīng)最大阻

6、尼的剪切模量也如此。 3）在給定激勵(lì)下，隨著摩擦力Fs 變化，存在一個(gè)峰值。摩擦力Fs 主要是通過(guò)改變阻尼層發(fā)生滑移的區(qū)域來(lái)影響MRLD的阻尼。在同一模態(tài)，盡管激勵(lì)力不同，但所能獲得的最大損耗因子是一樣的。 4）對(duì)于MRLD 圓柱殼，在本文給定數(shù)據(jù)下，簡(jiǎn)支殼的前11 階模態(tài)頻率在1000-3365Hz的這個(gè)較寬頻帶內(nèi)，各模態(tài)發(fā)生滑移的起滑激勵(lì)力F0的差異僅在3-4 倍以內(nèi)；而激振力F約在16-20 倍的F0 范圍內(nèi)，MR