機(jī)敏約束層阻尼薄板有限元建模及振動(dòng)主動(dòng)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(dòng)和車內(nèi)噪聲。傳統(tǒng)NVH控制手段受到被動(dòng)阻尼技術(shù)與主動(dòng)阻尼技術(shù)缺點(diǎn)的限制而達(dá)不到理想的減振效果。機(jī)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(dòng)控制技術(shù)的雙重優(yōu)勢(shì)，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(dòng)和噪聲的主動(dòng)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(jiǎn)化模型—對(duì)邊固支板結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì) SCLD板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了振動(dòng)主動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(dòng)力學(xué)分析模型，并通過(guò)算例與模態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性。其次，針對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型自由度龐

3、大問(wèn)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(biāo)下進(jìn)行自由度動(dòng)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(guò)復(fù)模態(tài)空間向?qū)嵞B(tài)空間映射，得到了低維實(shí)模態(tài)控制模型。最后，考慮到模態(tài)坐標(biāo)在工程實(shí)際中無(wú)法由物理傳感器直接測(cè)量，基于分離定理對(duì)低階控制模型進(jìn)行了模態(tài)狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)，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(jìn)行了振動(dòng)主動(dòng)控制器設(shè)計(jì)，并開(kāi)展了主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)更接近；在總動(dòng)力學(xué)方程中引入GHM模型，可以用相對(duì)較少的耗散自由度得到較準(zhǔn)確的有限元?jiǎng)恿W(xué)模型，減少了計(jì)算工作量；采用物理坐標(biāo)與復(fù)模態(tài)空間下的組合降階方法可以有效地對(duì) SCLD結(jié)構(gòu)進(jìn)行降階，降階得到的控制模型可直接應(yīng)用于模態(tài)振動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)；狀態(tài)觀測(cè)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(wèn)題。在不同外擾激勵(lì)下進(jìn)行了硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其中在單頻諧