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)，從簡單的梁到復雜的太空設備，很多年來已廣泛采用被動約束阻尼處理(PCLD)來控制其振動和噪聲。隨著對振動和噪聲控制日益增長的需要，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，勞動強度大。為了克服這些缺點，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。磁橡膠是通過磁引力直接吸

2、附在鋼制振動體上，而不是如同PCLD 那樣通過粘結(jié)。振動時，振動體與磁橡膠阻尼層間產(chǎn)生相對運動，摩擦做功將動能轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉。因此，MRLD 通過摩擦耗能和阻尼層剪切耗能共同作用。而PCLD 僅通過阻尼層剪切耗能。 本文首先推導了幾種形式的PCLD 梁在任意頻率簡諧激勵下振動響應的求解方法。其中一種是對CUM 經(jīng)典法進行改進，得到振動響應的精確解。對于單層夾心結(jié)構(gòu)，需要獲得一個三次方程的解的通式。對于雙層夾心結(jié)構(gòu)，需要獲得一個

3、四次方程的解的通式。還在假設函數(shù)法基礎上，2 次應用最小能量原理，得到未知個數(shù)縮減的方程組，用來計算多塊局部約束阻尼梁的振動響應。此外，還采用假設函數(shù)法推導了任意頻率簡諧激勵下，求解PCLD處理板和圓柱殼的振動響應的分析模型。其次，由于MRLD 結(jié)構(gòu)振動時，其滑移區(qū)域隨振幅和時間t 變化，其振動響應難以求解。故本文基于周期耗能相等原理，引入等價阻尼的概念，采用等價阻尼技術(shù)來估計MRLD 結(jié)構(gòu)的模態(tài)損耗因子。最后，采用所提出的MRLD振動

4、分析模型，從理論和實驗上研究了MRLD 結(jié)構(gòu)的阻尼機理和阻尼現(xiàn)象。得到如下有價值的結(jié)論。 1）激勵力F 對MRLD的阻尼性能具有顯著影響,而對PCLD的阻尼無影響。當小于一個臨界值（約等于0.8255），在開始發(fā)生滑移的階段，隨激勵力的增加近似線形增加，增加到一個峰值后，進一步增加激勵力，將降低，使得MRLD的阻尼反倒低于PCLD.激勵力F 存在一個有效區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)MRLD的阻尼好于PCLD. 然而，當大于臨界值，只要發(fā)生滑

5、移，MRLD的阻尼將低于PCLD. 對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）在給定激勵下，當較小時，MRLD 與PCLD的阻尼一樣。增加引起阻尼層滑移，在增加的開始階段，MRLD 表現(xiàn)出比PCLD 更好的阻尼特性,但進一步提高，MRLD的阻尼性能開始降低并將低于PCLD。此外，增加激勵力，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；所對應最大阻

6、尼的剪切模量也如此。 3）在給定激勵下，隨著摩擦力Fs 變化，存在一個峰值。摩擦力Fs 主要是通過改變阻尼層發(fā)生滑移的區(qū)域來影響MRLD的阻尼。在同一模態(tài)，盡管激勵力不同，但所能獲得的最大損耗因子是一樣的。 4）對于MRLD 圓柱殼，在本文給定數(shù)據(jù)下，簡支殼的前11 階模態(tài)頻率在1000-3365Hz的這個較寬頻帶內(nèi)，各模態(tài)發(fā)生滑移的起滑激勵力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