阻尼复合结构阻尼性能的研究与优化
阻尼复合结构阻尼性能的研究与优化
阻尼复合结构阻尼性能的研究与优化
杨雪;王源升;朱金华;余红伟
【期刊名称】《船舶》
【年(卷),期】2005(000)003
【摘要】制备了多层粘弹阻尼复合结构,研究了结构布置形式变化及各层厚度变化对多层粘弹阻尼复合结构阻尼性能的影响,并利用遗传算法对阻尼复合结构阻尼性能进行优化设计.
【总页数】3页(P17-19)
【作者】杨雪;王源升;朱金华;余红伟
【作者单位】海军工程大学,武汉,430033;海军工程大学,武汉,430033;海军工程大学,武汉,430033;海军工程大学,武汉,430033
【正文语种】中文
【中图分类】O327;O345
【相关文献】
1.多层粘弹阻尼复合结构阻尼性能的研究 [J], 杨雪;王源升;朱金华;余红伟
2.黏弹性复合材料结构阻尼性能的分析及优化设计 [J], 杨加明;杨水清;季开云
3.多层阻尼复合结构阻尼性能 [J], 杨雪;王源升;朱金华;余红伟
4.阻尼结构对复合结构阻尼性能的影响 [J], 谭亮红;陈红;罗仡科;张亚新;黄磊;李广龙
5.嵌入式共固化复合材料阻尼结构阻尼性能的实验研究 [J], 李烜;梁森;吴宁晶;常园园
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阻尼结构对复合结构阻尼性能的影响
将 一层 一定厚 度 的粘 弹性 阻尼 材料粘 结 于基 板表面， 由于粘 弹性 阻 尼层 外 侧 表 面处 于 自由状
态， 因此 这 种 结 构 称 为 自 由阻 尼 结 构 （ 见图 ｔ ） 。
当结构 产生 弯 曲振 动时 ， 阻尼层 随基 板一起 振 动 ， 在 阻尼层 内部 发生 拉挤 变形 ， 见图 １ （ ｂ ） 。根 据 阻
１ 一阻尼层； ２ －基板 。
（ ｂ ） 振 动 状 态
舶等 领域 得到实 际应用 【 ２ ］ 。 对 于选定 的阻尼 材料 ， 其 本 身 的 损 耗 因 子
（ ｔ ａ ） 是一 定 的 ， 但 不 同阻 尼 结 构具 有 不 同 的阻 尼性 能［ ３ ］ 。本 工作通 过试 验研究 不 同结构 的 阻尼 性能 ， 探寻 具有最 佳阻 尼性 能的阻 尼结构 。
图 ２ 约束 阻尼 结构
约束 阻尼 结构 是 在 自由 阻尼 结 构 的基 础 上 ，
作者 简介： 谭亮红（ １ ９ ７ ４ 一） ， 男， 湖南株洲人， 株洲时代新材 ２ 阻尼性 能测试 方法及 原理
料科技股 份有限 公司 高级工程师， 硕士， 主要从事减振降噪功能 材料的研 究工作。
８ ４
橡
胶
工
业
２ ０ １ ４年第 ６ １ 卷
阻尼 结构 对 复合 结构 阻尼性 能 的影 响
谭亮红， 陈 红， 罗仡科 ， 张 亚新 ， 黄 磊， 李 广龙
４ １ ２ ０ ０ ７ ）
（ 株 洲 时代 新 材 料 科 技 股 份 有 限公 司 ， 湖南 株洲
摘要 ： 对 比 自由 阻尼 结 构 和 约 束 阻 尼结 构 的阻 尼 性 能 ， 研 究 基板 、 阻尼 层 、 约 束 层 对 约 束 结 构 阻尼 性 能 的影 响 。结 果表 明： 约 束 结 构 阻尼 性 能 相 较 于 自由 结构 更 好 ； 约束阻尼结构中， 基板越薄 ， 阻尼层 和约束层越厚 ， 复 合 结 构 阻 尼 性 能越优异 。 关键词 ： 复合 结 构 ； 约束阻尼 ； 自由 阻尼 ； 阻 尼 性 能 中图 分 类 号 ： ＴＢ ５ ３ ５ ． １ 文献 标 志码 ： Ａ 文章编号： １ ０ ０ ０ — ８ ９ ０ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ ０ ８ ４ — ０ ５
自复位复合阻尼耗能支撑滞回性能研究
自复位复合阻尼耗能支撑滞回性能研究1. 研究背景与意义随着科技的不断发展和人类对工程结构性能要求的提高，耗能支撑滞回性能的研究已经成为结构力学领域的热点问题。
自复位复合阻尼耗能支撑系统作为一种新型的结构支撑方式，具有较高的耗能能力和较好的滞回性能，因此受到了广泛关注。
目前关于自复位复合阻尼耗能支撑系统的滞回性能研究还相对较少，尤其是在考虑复位过程的影响以及复合阻尼效应的基础上，其滞回性能的研究更为缺乏。
本研究旨在通过对自复位复合阻尼耗能支撑系统的滞回性能进行深入研究，揭示其滞回特性的形成机制，为实际工程应用提供理论依据。
通过建立合理的数学模型，分析自复位复合阻尼耗能支撑系统的动力学行为；其次，结合复位过程的影响，探讨其滞回性能的变化规律；利用实验手段验证所提出的理论模型，为实际工程应用提供参考。
本研究的意义主要体现在以下几个方面：丰富了自复位复合阻尼耗能支撑系统的理论体系，为其滞回性能的研究提供了新的思路和方法；为实际工程应用提供了理论依据，有助于提高结构的耗能能力、降低结构在使用过程中的能耗损失；对于其他类似结构的滞回性能研究具有一定的借鉴意义，可为相关领域的研究提供参考。
2. 相关理论与方法本研究基于自复位复合阻尼耗能支撑滞回性能的理论，采用实验和数值模拟相结合的方法进行研究。
在理论部分，首先介绍了耗能支撑的基本概念、结构特点和动力学方程，然后分析了自复位复合阻尼耗能支撑的滞回特性及其影响因素。
在此基础上，提出了一种基于非线性有限元分析(FEA)的计算模型，用于预测自复位复合阻尼耗能支撑的滞回性能。
为了验证理论模型的有效性，本研究采用实验方法对某典型结构的自复位复合阻尼耗能支撑进行了滞回性能测试。
通过改变支撑材料的阻尼比、支撑尺寸和几何形状等参数，观察和记录支撑在不同载荷下的动态响应过程，从而获取支撑的滞回性能数据。
结合理论模型对实验结果进行分析和比较，验证模型的有效性和可靠性。
为了更全面地研究自复位复合阻尼耗能支撑的滞回性能，本研究还开展了数值模拟研究。
复合阻尼层圆板的优化设计
ｒ） ／ －仇 ｐ 式中： 是阻尼结构第 ， 阶的总变形能；
＋
‘
（） １
， （ ， ’ 分别是弹性材料、黏弹性材料第 ， 阶的变形能。
ｋ薹
将 以式（） １ 为理论基础 ，采用 Ａ Ｓ Ｓ中的优化模块作为优化平台，其 中每次迭代调用 Ａ Ｓ Ｓ的模态 ＮＹ ＮＹ
分析模块，并利用 Ａ Ｓ Ｓ的一阶方法进行优化求解 。此方法每次迭代 中依赖于 目 函数和状态变量的导 ＮＹ 标
数 ，是一个 较精 确 的优 化方 法 。利 用有 限元 软件 Ａ ＹＳ计 算得 到阻尼 圆板前 ４阶损 耗 因子 ，并 以它们 的 ＮＳ 导数和 作 为设计 的 目标 函数 ，对 阻尼 圆板进 行优 化设计 。 算 例 ：设 计 １ 个含 约束阻 尼的 ５ 阻尼 圆板 ，圆板 周边 固支 ，其 中 １ ，５ 为铝 ，２ 层 ，３ 层 ，４层 为黏弹 阻
尼材料 。圆板断面局部示意图如图 １ 所示。设计要求每层板大于 ０５ ｉ，小于 ３ ｍ，且 ５ ．ｍｌ ｌ ｍ 层板的总厚度 为 ８ ｍ， ｍ 圆板的一阶固有频率大于 ２ ０ ｚ 黏弹阻尼材料采用 Ｓ 一 ， ０ 。 Ｈ Ａ ３ 在温度 ５ －０ 频率为 １６４ ０ ｚ ６－ ℃、 ６ ０ －０ Ｈ
明显大于优化前的结果，说 明优化后的阻尼板具有更佳的减振效果 。
３１ 典型结构 的单轴和三轴随机振动响应对 比 。Ｏ
陈 颖 朱长春 李春枝
发展多轴振动试验技术、推动多轴振动试验在 曲线结构上的应用是非常必要的。单、多轴振动试验究
Ｌ ＞２０ ０
优 化设 计 的数 学模型 见式（） ２。式 中， 是阻尼 圆板第 ｆ阶损 耗 因子 ； 是 阻尼 圆板 的一 阶固有频 率 。 经 过优 化后 得 到最优 解 ，结果见表 ｌ 。
复合材料结构阻尼测试分析
ｍ为衰减周期 ， 通常取 幅值衰减一半或是 １ｅ ， ／ 时 计算衰减周期进行计算． 对大阻尼结构 ， 常采用时 域 法进 行分 析 ． 时域参数识别 ： 时域信号参数识别最大的缺点 就是不能通过平均去掉噪声的影响 ， 并且得到的响 应为多个频 率的叠加 ， 在进行处理的时候需要带通 滤 波 器 ， 后 取 信 号 衰 减 的包 络 曲 线 ， 用 公 式 然 利
量， 对降低共振区峰值十分重要． 金属板 的阻尼值 较低 ， 普通铝合金结构 阻尼比小于 ０ ５ 环氧树 ．％． 脂基玻璃纤维增强复合材料由于基体作用 ， 阻尼值 相对 金属 大 ． 是 其 阻 尼机 制 与 均 质 ， 但 各项 同性 材 料不同， 复合材料的能量耗散随不同的阻尼机制变
化很 大． 由于损 伤 、 纹 、 裂 杂质 、 空洞 、 脱胶 、 断层 、 基 体 失效 ， 的固化 等 引起 ． 胶 另外 ， 阻尼 受纤 维 材 料 ，
第２ ７卷
上述 测量 方法 只研 究完整 结构 的阻 尼值 ， 没有
考虑复合材料在受多次冲击后受损伤对阻尼值 的 影响． 本文参照中国国标 Ｇ ／ ８５ — ００ｌ， Ｂ Ｔ１２ ８ ２０ ＿ 美 国国标 Ａ Ｔ ７６— ４ Ｓ Ｍ Ｅ ５ ０ 对悬臂梁结构复合材料 的
结 构 阻尼值 进行 测量 ， 对实验 模态 分析 测试误 差和 结 构 阻尼等效 误差 进行 分析 ． 用本装 置进行 不 同 利 损 伤位 置和 不 同幅 值 激 励 信 号对 复 合 材 料 结构 的 阻尼值 影响 的实验 分析 和误差 分析 ．
ＹＵ Ｊａ —ｉ ｉｎｘｎ，ＣＨＥ ｉｐｎ Ｎ Ｌ— ｉｇ
（ ｅｔ ｆ ｎｌ ｉ ａｄＭｅｓｒｍｅｔ Ｓｈｏ ｏ ｔ ｉｌ Ｓｉ ｃ ｎ ｎ ｉ ｅｉｇ Ｃ ｎ ｒ ａ ｓ ｎ ａｕｅ ｎ， ｃｏｌ ｆ ｅ ａ ｃ ｎｅａ ｄＥ ｇ ｅｒ ， ｅｏＡ ｙｓ Ｍａ ｒ ｓ ｅ ｎ ｎ
嵌入式共固化复合材料阻尼结构阻尼性能的实验研究
按 固化 曲线制得嵌入 式共 固化复合材料阻尼结构试件。然后测试其 阻尼 性能。结果 表 明嵌入 较薄 阻尼 层会在构件 刚度改 变 不大的情况下增大试样的 阻尼。而嵌Ａ－ Ｅ ￣） 层较厚时 ， 对试件 的刚度 影响较 大。 随着 阻尼层 厚度 的增加 ， 构件 阻尼 的增加量 逐 渐降低。 因此 ， 以增加 阻尼层厚度来提高构件 阻尼 的方法是不可取的。 关键词 共 固化 阻尼结构 阻尼 复合材料 ，
一
般 工 程 技 术
嵌人 式 共 固化 复合 材 料阻 尼 结构 阻尼性能的实验研究
李 炬 梁 森 吴宁晶 常 园园
（ 青岛理工大学机械学院 ， 岛 ２ ６ ３ ； 岛科技大学橡 塑材料与工程教育部重点实验室‘青 岛 ２ ６４ ） 青 ６０３ 青 ， ６ ０２
摘
要
使用 丁基橡胶作为黏弹性阻尼材料 的主要原料 ， 并使用模压 法将该 阻尼材料 制成薄膜 ， 与环 氧树脂玻璃 布预浸料 再
与传 统 的附加 阻 尼 方 式相 比 ， 种 结 构 的 阻 尼 此
层处 于复 合材 料层 问 ， 隔绝 外 部 化 。并且 复合 材 料 预 浸 料 与 半 固化阻 尼层 共 同固化 ， 阻尼 层 不 易脱 落 … 。但 由
２０ ０ ９年 １ １月 １ 日收 到 ３ 国家 ９３重 点基 础 研 究 发 展计 划 ７
中图法分类 号 Ｔ ５ ５ Ｂ３；
文献标志码 Ｂ
随着社 会经济 的发 展 ， 各种 高 速运 载工具 、 高速 机床 运用得 越来 越 广 泛 ， 机械 振 动 控 制 问题 就 变 得
于 此种复合 材 料结 构 制 造要 求 较 高 ， 目前 国 内外 对 此结 构 的制作 、 尼性 能研 究 较 少 。本 文 综合 各 种 阻 制造 工艺 的要求 ， 出使 用压 制法 制 造 粘 弹性 阻尼 提
薄板-附加阻尼层复合结构振动模态特性试验研究与仿真分析
薄板-附加阻尼层复合结构振动模态特性试验研究与仿真分析王超;吕振华;顾叶青;吕毅宁【摘要】薄板-附加阻尼层复合结构是提高车身等典型结构振动舒适性的主要技术方法.为了能够更好地指导附加阻尼层的设计和分析,设计了两种典型的薄板-附加自由阻尼层结构并分析其在三种边界条件下的固有振动特性,在试验分析的基础上深入研究了薄板-附加自由阻尼层的有限元建模技术,探讨了薄板-附加约束阻尼层复合结构有限元模型的建模方法.分析了薄板-附加阻尼层复合结构动态特性的三种有限元分析方法的精度及适用分析工况,并通过理论分析的方法对受到广泛应用的模态应变能(MSE)法的适应性进行了研究.%Thin plate structures with a damping treatment are widely applied to improve the vibration comfort of cars or other typical structures. For better design and analysis of the supplemental damping layer, two typical thin plate structures with a damping treatment constrained in three boundary conditions were designed and the vibration modes were analyzed. The finite element(FE) modeling technology of thin plate structures with a free damping treatment and with a constrained damping treatment was studied respectively based on vibration modal testing. Then the dynamic characteristics of the thin plate structures were analyzed by using three finite element analysis(FEA) methods and the accuracy and applicable conditions were discussed. The applicable conditions of widely used modal strain energy(MSE) were researched through theoretical analysis.【期刊名称】《汽车工程学报》【年(卷),期】2018(008)001【总页数】8页(P16-23)【关键词】薄板-附加阻尼;自由阻尼;约束阻尼;模态应变能;有限元法【作者】王超;吕振华;顾叶青;吕毅宁【作者单位】南京电子技术研究所,南京 210039;清华大学汽车工程系,北京100084;南京电子技术研究所,南京 210039;清华大学汽车工程系,北京 100084【正文语种】中文【中图分类】U465.4降低车身结构振动与车内噪声水平是提高车辆动态舒适性和客户满意度的重要方法。
复合材料阻尼性能的测试与分析
复合材料阻尼性能的测试与分析武海鹏【摘要】对复合材料的阻尼性能准确测试,实现对结构振动冲击、噪声和疲劳破坏的有效控制,有着极其重要的工程实际意义.本文从试验出发,通过Adams-Bacon法和Ni-Adams法对玻璃纤维和碳纤维复合材料单向板试件阻尼进行分析对比,讨论本文采用实验方法的可靠性.【期刊名称】《纤维复合材料》【年(卷),期】2015(032)001【总页数】5页(P26-30)【关键词】阻尼;悬臂梁;纤维增强复合材料【作者】武海鹏【作者单位】哈尔滨玻璃钢研究院,哈尔滨150036【正文语种】中文先进的纤维增强复合材料由于高比强、高比模等优越性能，在航空航天、建筑、交通、机械等领域得到了愈来越广泛的应用。
阻尼性能是先进复合材料应用中的重要组成部分，尤其在冲击、噪声领域中。
在纤维增强复合材料阻尼性能分析及其预报方面，Schultz和Tsai[1]、Hashin[2]及Adams[3-5]进行复合材料阻尼开创性研究工作；其后德国的H.Oberst和法国的P.Lienard[6]对悬臂梁的结构损耗因子进行了理论分析和计算，其结构阻尼损耗因子可达到0.06～0.25左右；J.M.Berthelot和Y.Sefrani[6]对单向玻纤和芳纶纤维复合材料进行了研究，考察频率和纤维角度对复合材料损耗因子的影响。
Adams&Bacon[4-5]以层合板阻尼性能实验结果为基础，提出了纤维增强复合材料阻尼元模型；Adams和Maheri[7]通过对不同铺设角度的层和板振动进行研究，得出铺设角度对于结构阻尼的耦合效应。
Adams等[8-9]利用自由梁弯曲振动方法，研究了单向增强复合材料在不同温度下的动态特性和阻尼。
冯文贤、陈新[10]等通过讨论振动系统的阻尼矩阵，构造了一个利用动态试验数据确定多项式的优化估计算法；丁康等[11]通过对自由衰减振动信号采集，利用离散频谱峰值，提出一种精确计算结构小阻尼的新方法；徐兴[12]等利用流变振动仪测设等截面杆的振动，来确定材料的阻尼，同样十分方便有效。
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[研究与设计]阻尼复合结构阻尼性能的研究与优化①杨 雪 王源升 朱金华 余红伟(海军工程大学 武汉 430033) [关键词]复合结构;阻尼性能;优化;遗传算法[摘 要]制备了多层粘弹阻尼复合结构,研究了结构布置形式变化及各层厚度变化对多层粘弹阻尼复合结构阻尼性能的影响,并利用遗传算法对阻尼复合结构阻尼性能进行优化设计。
[中图分类号]O327;O345 [文献标识码]A [文章编号]100129855(2005)0320017203Research and opti m ization of com pounded dam p i ngstructure’s dam p i ng performanceYang Xue W ang Yuan sheng Zhu J inhua Yu Hongw eiKeywords:com pounded structu re;dam p ing p erfo rm ance;op ti m is m;inheritance algo rithmAbstract:W ith the m odel of a m u lti2layer viscoelastic com pounded dam p ing structu re,the p ap er studied the structu re arrangem en t tran sfo rm ing and influence of each layer th ickness change on dam p ing p erfo r2 m ance of m u lti2layer com pounded viscoelastic dam p ing structu re.T he inheritance algo rithm is app lied to m ake op ti m izati on design on com pounded dam p ing structu re’s dam p ing p erfo rm ance.1 前 言现代水声探测技术的发展,促使世界各国对舰艇的减振降噪进行了大量的研究工作,采用了各种技术手段,其中粘弹阻尼减振降噪技术是最有效的手段之一[1,2]。
粘弹阻尼减振降噪技术是利用聚合物在受交变应力(如振动)作用时,变形滞后于应力的变化,这种滞后将振动体的动能转化为热能而消耗掉,进而达到减振降噪的目的。
对这项技术来说,阻尼材料是核心。
又由于大多数粘弹性材料的弹性模量很低,它们不能直接成为工程中的结构材料,因此必须将它们粘附于需要作减振降噪处理的构件上,组成阻尼复合结构,才能发挥减振降噪的作用。
对于选定的粘弹性阻尼材料来讲,材料本身的损耗因子是确定的,为了寻求最佳的阻尼效果,敷设厚度和敷设方式就尤其重要了。
所以阻尼复合结构阻尼性能的研究和优化设计对于粘弹阻尼减振降噪技术来说是非常重要的。
阻尼复合结构的实质就是:将现有的性能较单一的各种阻尼材料进行简单的物理组合,使其变成能满足各种不同性能要求的阻尼结构形式,因此它是一种既经济又实用且能获得各种阻尼性能要求的有效措施。
实践证明[3],使用这种方法,能从有限种类的阻尼材料中,派生出各种不同阻尼性能的阻尼复合结构。
现有的复合结构的基本类型有自由阻尼和约束阻尼两种。
约束阻尼结构由于剪切损耗而具有更大的结构损耗,因而在噪声与振动控制工程中得到了越来越广泛的应用[4～7],但其缺点是材料比重较大、剪裁困难、工艺复杂且成本高而受到限制[8]。
本文将制备一类新型阻尼复合结构——多层粘弹阻尼复合结构(它既不同于一般的自由阻尼结构,也不同于传统的约束阻尼结构),并详①[收稿日期]2004-3-5[作者简介]杨 雪(1975-),女,汉族,湖北人,博士研究生,研究方向:阻尼材料及其复合结构的研究。
王源升(1960-),男,汉族,山东人,教授,研究方向:阻尼材料及其复合结构的研究。
朱金华(1961-),男,汉族,山东人,教授,研究方向:阻尼材料及其复合结构的研究。
余红伟(1967-),男,汉族,河南人,教授,研究方向:阻尼材料及其复合结构的研究。
细研究了结构布置形式变化及各层厚度变化对多层粘弹阻尼复合结构阻尼性能的影响。
2 试样的制备2.1 实验材料标准钢样150mm×10mm×1mm,除油、除锈;阻尼涂料PU21、PU22、PU23、PU24、PU25、PU26、PU272.2 阻尼复合结构的制备在无油、无锈的标准钢样上分别涂上多层阻尼材料PU21、PU22、PU23、PU24、PU25、PU26、PU27后,水平放置于烘箱内。
固化条件是:80℃10h, 120℃6h。
在室温下放置2周后测其阻尼性能。
在制备多层阻尼复合结构时,应注意:①保持各层的厚度均匀;②各层之间的粘接牢固;③试样的物理特性应该均匀。
根据以上要求制备了几种多层阻尼复合结构,基层(第一层)材料为标准钢样,其密度为7670kg m3,模量为1.91×1011Pa。
各阻尼层材料类型及厚度如表1所示。
表1 阻尼复合结构各层材料类型及厚度(单位:mm)试样第二层第三层第四层A PU261.69PU271.34B PU262.60PU272.80C PU272.80PU262.60D PU251.67PU242.00PU221.87E PU242.00PU251.67PU221.87F PU242.20PU234.00PU222.40G PU234.00PU222.40PU242.203 实验结果及分析3.1 结构变化对阻尼复合结构阻尼性能的影响为了研究结构变化对阻尼复合结构阻尼性能的影响,我们分别制备了二层阻尼复合结构(如表1中的B、C试样所示)和三层阻尼复合结构(如表1中的D、E、F、G试样所示)。
由表1可知,试样B和C、D和E、F和G分别是由同厚度的同种阻尼材料制得的,它们只是结构不同。
试样B、C、D、E、F、G的振动阻尼性能如表2所示。
结果发现,B结构的损耗因子大于C结构的损耗因子,E结构的损耗因子大于D结构的损耗因子,F结构的损耗因子大于G结构的损耗因子。
我们从两方面解释以上现象:表2 阻尼复合结构前三阶固有频率及其损耗因子试样一阶二阶三阶频率损耗因子频率损耗因子频率损耗因子B172.90.045466.20.063932.20.078C174.70.016467.20.026931.60.048D187.20.048517.80.0571008.80.070E187.30.052517.90.0681009.70.096F179.30.102490.80.122951.80.126G172.30.066471.20.090909.00.115 31111 从阻尼材料模量方面解释D结构阻尼材料的布置形式是阻尼材料的模量从内到外交替变化,为便于讨论问题,把阻尼材料模量从小到大排列依次编号为1、2、3、…,则D结构的布置形式是312,而E结构的阻尼材料的布置形式是132。
当受到弯曲振动时,D、E结构中既有横向和纵向拉伸(或胀缩,tran sverse and longitudinal ex2 ten si on)损耗,又有剪切(shear)损耗。
又因为E结构最内层既受到最外层对它的约束剪切作用,又受到次外层对它的约束剪切作用,而D结构内层不受剪切损耗,只有次外层受到最外层的剪切损耗,所以E 的结构损耗因子略大于D的结构损耗因子。
对于B和C,B结构的阻尼材料的布置形式是12(对于这种由多层粘弹阻尼材料组成的具有约束作用的结构称为弱约束阻尼结构),而C结构阻尼材料的布置形式是21。
当受到弯曲振动时,B结构中既有横向和纵向拉伸损耗,又有剪切损耗,而C 结构中只有横向和纵向拉伸损耗,因此B结构的损耗因子大于C结构的损耗因子。
对于F和G结构,F结构阻尼材料的布置形式是213,G结构阻尼材料的布置形式是132。
当受到弯曲振动时,F和G结构中既有横向和纵向拉伸损耗,又有剪切损耗。
又因为F结构的最外层对次外层和内层都产生剪切损耗,而G结构中只有次外层对内层的剪切损耗,最外层不产生剪切损耗,所以F 结构的损耗因子大于G结构的损耗因子。
31112 从阻尼材料损耗因子解释B结构各层阻尼材料的损耗因子从内到外依次为0.042、0.57,而C结构各层阻尼材料的损耗因子从内到外依次为0.57、0.042,由于阻尼复合结构损耗因子对面层阻尼材料损耗因子的变化比较敏感,阻尼复合结构损耗因子随着面层阻尼材料损耗因子的增加而增加,所以B结构的损耗因子大于C结构的损耗因子。
对于D和E,F和G结构也可从这方面解释。
3.2 阻尼层厚度变化对阻尼复合结构阻尼性能的影响为研究阻尼层厚度变化对阻尼复合结构阻尼性能的影响,我们按表1制备了一组试样A 和B 。
结构A 和B 是由同种材料以不同的厚度制成的,其振动阻尼特性如表3所示。
表3 阻尼复合结构前三阶固有频率及其损耗因子试样一阶二阶三阶频率损耗因子频率损耗因子频率损耗因子A 190.20.0095524.90.0161025.80.021B 172.90.045466.20.063932.20.078 从表3中可以发现,阻尼复合结构损耗因子随着阻尼层厚度的增加而增加。
出现以上结果的原因在于:当结构A 和B 受到弯曲振动时,A 和B 中都存在拉伸损耗和剪切损耗,又因为拉伸损耗随着阻尼层厚度的增加而增加,所以B 结构的损耗因子大于A 结构的损耗因子。
4 阻尼复合结构阻尼性能的优化阻尼复合结构的阻尼性能与阻尼材料本身的性能、结构的布置形式及厚度有关,因此,对于阻尼复合结构要想达到理想的减振降噪效果,首先必须致力于阻尼材料配方的研究,其次必须致力于阻尼复合结构的研究和优化设计。
利用遗传算法,在材料及总厚度一定的条件下,优化两层粘弹阻尼复合结构各层的厚度,使其阻尼性能达到最佳。
4.1 遗传算法简介遗传算法[9](Genetic A lgo rithm )是一种有效解决最优化问题的方法。
它最先是由John Ho lland 于1975年提出的基于达尔文的遗传选择和自然淘汰的生物进化过程的一种具有高度并行性、随机性和自适应优化算法。
它的思想源于生物遗传学和适者生存的自然规律,是具有“生存+检测”的迭代过程的搜索算法。
与传统搜索算法不同,遗传算法从一组随机产生的称为“种群”的初始解开始搜索过程,种群中的每个个体是问题的一个解,称为“染色体”,这些染色体在后续迭代中不断进化,称为遗传。
在每一代中用“适值”来测量染色体的好坏,生成的下一代染色体称为后代,后代是由前一代染色体通过交叉或者变异运算形成的。
在新一代形成过程中,根据适度的大小选择部分后代,淘汰部分后代,从而保持种群大小是常数。