輕質(zhì)減振降噪方法的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)的振動(dòng)噪聲控制水平和整車(chē)舒適性的要求越來(lái)越高。同時(shí)，能源和環(huán)保問(wèn)題也給汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了挑戰(zhàn)。研究表明，汽車(chē)整車(chē)質(zhì)量減輕，汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性、碰撞安全性等將會(huì)得到明顯的改善。所以，輕量化已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)制造的一項(xiàng)重要目標(biāo)。在結(jié)構(gòu)表面粘貼粘彈性阻尼材料和附加動(dòng)力吸振器是工程上常用的兩種被動(dòng)減振降噪措施。具有高阻尼特性的粘彈性材料能在較寬的頻率范圍內(nèi)起到很好的減振降噪作用，被廣泛地應(yīng)用在各

2、個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。由質(zhì)量塊、彈簧、阻尼材料構(gòu)成的動(dòng)力吸振器(DVA)發(fā)明至今已有一百多年的歷史，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低廉，可設(shè)計(jì)性較強(qiáng)，在工業(yè)減振降噪方面的作用越來(lái)越明顯。兩種減振降噪措施在實(shí)際應(yīng)用中各有利弊，但每種方法均為原系統(tǒng)帶去了一定的附加質(zhì)量。本文的研究?jī)?nèi)容重點(diǎn)在于比較在附加質(zhì)量一定的條件下，粘彈性阻尼材料和動(dòng)力吸振器對(duì)結(jié)構(gòu)的減振效果。研究目標(biāo)旨在找到有利于實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)的減振降噪方法。
　　本文以簡(jiǎn)支梁的振動(dòng)為研究對(duì)象，主要對(duì)

3、比了自由阻尼層(ULD)、約束阻尼層(CLD)和動(dòng)力吸振器(DVA)三種減振措施減振效果的好壞和附加質(zhì)量的大小。理論模型部分首先建立了簡(jiǎn)支鋼梁上粘貼自由阻尼層結(jié)構(gòu)（自由阻尼梁）和梁體附加動(dòng)力吸振器結(jié)構(gòu)（動(dòng)力吸振器梁）振動(dòng)響應(yīng)的解析解力學(xué)模型，并在數(shù)值計(jì)算軟件MATLAB中編程求解得到了梁體結(jié)構(gòu)在外界簡(jiǎn)諧激振力下的穩(wěn)態(tài)位移、速度響應(yīng)。此外，在有限元軟件MSC.NANSTRAN中建立了簡(jiǎn)支鋼梁粘貼約束阻尼層結(jié)構(gòu)（約束阻尼梁）的力學(xué)模型，在分

4、析模塊中求解其頻率響應(yīng)結(jié)果。并將計(jì)算得到的速度響應(yīng)結(jié)果導(dǎo)入MATLAB計(jì)算軟件中與自由阻尼層和動(dòng)力吸振器的減振方法做了對(duì)比分析。然后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了自由阻尼梁、約束阻尼梁和動(dòng)力吸振器梁振動(dòng)理論模型的正確性。自由阻尼層和約束阻尼層等粘彈性阻尼材料的減振性能主要由其力學(xué)參數(shù)決定，而粘彈性阻尼材料的力學(xué)參數(shù)又是隨出廠標(biāo)準(zhǔn)而定的，在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用并不能做參數(shù)優(yōu)化處理以達(dá)到更好的減振效果和更輕的附加質(zhì)量。通過(guò)優(yōu)化動(dòng)力吸振器的質(zhì)量、剛度、阻尼比等重要

5、參數(shù)，可以使動(dòng)力吸振器達(dá)到更好的減振效果，并為原系統(tǒng)帶去更小附加質(zhì)量。
　　本文設(shè)計(jì)了三組動(dòng)力吸振器，一個(gè)質(zhì)量為10 g旨在抑制簡(jiǎn)支鋼梁第1階自然頻率處共振的單動(dòng)力吸振器，每個(gè)質(zhì)量均為10 g分別抑制簡(jiǎn)支鋼梁第1階、第2階、第3階自然頻率下共振的三個(gè)動(dòng)力吸振器以及每個(gè)質(zhì)量均為6 g的三個(gè)動(dòng)力吸振器，并將這三組動(dòng)力吸振器的減振效果與自由阻尼層和約束阻尼層作了比較。其中，自由阻尼層重量為30 g，約束阻尼層重量為18.4 g。結(jié)果表明

6、:約束阻尼層比自由阻尼層的減振效果更明顯，且附加質(zhì)量更輕，但后者制造成本較高。重為10 g的單動(dòng)力吸振器在簡(jiǎn)支鋼梁第1階自然頻率處取得了比自由阻尼層和約束阻尼層更好的減振效果。通過(guò)對(duì)比還發(fā)現(xiàn)，自由阻尼層在低頻范圍內(nèi)的減振效果不明顯，高頻減振效果突出，所以動(dòng)力吸振器在簡(jiǎn)支梁?jiǎn)文B(tài)和低頻范圍內(nèi)的減振應(yīng)用方面更有優(yōu)勢(shì)，且附加質(zhì)量較輕。此外，三個(gè)重量均為6 g動(dòng)力吸振器在簡(jiǎn)支梁前3階自然頻率處都起到了很好減振效果，且優(yōu)于兩種粘彈性阻尼材料。且隨