機敏約束層阻尼薄板有限元建模及振動主動控制.pdf

1、汽車車身輕量化的發(fā)展使得車身壁板變薄，導(dǎo)致車身剛度變低、模態(tài)密集，加大了汽車車身結(jié)構(gòu)的低頻振動和車內(nèi)噪聲。傳統(tǒng)NVH控制手段受到被動阻尼技術(shù)與主動阻尼技術(shù)缺點的限制而達不到理想的減振效果。機敏約束層阻尼(Smart Constrained Layer Damping，SCLD)技術(shù)結(jié)合了約束阻尼技術(shù)與主動控制技術(shù)的雙重優(yōu)勢，可以在很寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻尼特性，特別是在低頻的良好控制效果，為汽車低頻振動和噪聲的主動控制提供了新的思路

2、和解決方案。
　　薄壁板件是車身的重要組成部分。本文以車身薄壁結(jié)構(gòu)物理簡化模型—對邊固支板結(jié)構(gòu)為研究對象，對 SCLD板結(jié)構(gòu)進行了振動主動控制研究。首先，采用有限元法根據(jù) SCLD結(jié)構(gòu)各層間的耦合運動及位移協(xié)調(diào)關(guān)系，考慮了粘彈性材料隨溫度與頻率變化的阻尼特性，結(jié)合GHM(Golla，Hughes，McTavish)阻尼模型建立了SCLD耦合系統(tǒng)動力學分析模型，并通過算例與模態(tài)實驗驗證了模型的正確性。其次，針對結(jié)構(gòu)動力學模型自由度龐

3、大問題，基于模態(tài)分析理論給出了一種組合降階方法：先在物理坐標下進行自由度動力縮聚，然后在狀態(tài)方程中利用模態(tài)正交性截取少數(shù)主要模態(tài)以構(gòu)成降階模型，并通過復(fù)模態(tài)空間向?qū)嵞B(tài)空間映射，得到了低維實模態(tài)控制模型。最后，考慮到模態(tài)坐標在工程實際中無法由物理傳感器直接測量，基于分離定理對低階控制模型進行了模態(tài)狀態(tài)觀測器設(shè)計，采用非耦合模態(tài)控制法與最優(yōu)二次型控制相結(jié)合進行了振動主動控制器設(shè)計，并開展了主動控制實驗研究。
　　研究結(jié)果表明：有限元

4、建模中考慮基層阻尼后的分析結(jié)果明顯好于不考慮基層阻尼的分析結(jié)果，與實驗更接近；在總動力學方程中引入GHM模型，可以用相對較少的耗散自由度得到較準確的有限元動力學模型，減少了計算工作量；采用物理坐標與復(fù)模態(tài)空間下的組合降階方法可以有效地對 SCLD結(jié)構(gòu)進行降階，降階得到的控制模型可直接應(yīng)用于模態(tài)振動控制器的設(shè)計開發(fā)；狀態(tài)觀測器與模態(tài)控制器相結(jié)合，可以較好地解決模態(tài)控制全狀態(tài)反饋困難問題。在不同外擾激勵下進行了硬件在環(huán)實驗驗證。其中在單頻諧