学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

主(被)动约层束阻尼矩形薄板建模及阻尼特性研究

作　者: 饶兴
导　师: 向宇
学　校: 广西工学院
专　业: 结构工程
关键词: 矩形薄板粘弹性材料压电材料阻尼特性约束层阻尼
分类号: TB535.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 50次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

传统的弹性薄板结构在工程实际中已得到广泛应用,如房屋的楼板、飞机壁板和舰船甲板等均可视为弹性薄板结构。这类结构的振动是噪声的主要来源,往往对国家财产、人们的生命安全及工作环境等影响甚大,因此对这类结构的振动抑制一直是人们追寻的目标。近年来,被动约束层阻尼和主动约束层阻尼板由于有很好的阻尼性能,因此逐渐替代了传统的薄板结构,在工程结构中得到广泛的应用。但目前对主、被动约束阻尼层板结构的建模及其阻尼特性的研究仍以有限元法为主。有限元模型由于采用了低阶型函数进行插值,因此其在中高频时精度较差,同时,这类模型的计算规模通常较大,不利于进一步对这类结构进行结构优化设计以及控制器的设计。因此,寻求一种高精度的半解析方法对这类结构进行建模分析相当有必要。基于线弹性薄板理论,本文先从单层的弹性薄板的基本方程出发,导出其一阶矩阵振动控制微分方程,并结合一种新型的齐次扩容精细积分法,提出了一种分析该类结构动力学问题的传递矩阵法。通过算例验证,该方法所得数值结果与解析解非常吻合。此模型的建立为主、被动约束阻尼板结构的研究奠定了一定的理论基础。作为主动约束层阻尼中的主要组成成分,粘弹层的建模方法也是本文研究的对象。本文介绍了粘弹性层材料的几种常用的建模方法,并分析了其适用范围,据此选择适合本文方法的粘弹性材料的力学模型。随后,通过考虑粘性层的剪切变形与基层和约束层位移之间的关系,以及基层和约束层之间的相互作用,并结合基层和约束层的一阶常微分矩阵方程形式的控制方程,导出了被动约束层阻尼薄板的一阶整合矩阵控制方程,在此基础上,给出了这类结构的阻尼特性分析的一种新解法。运用该方法所得数值结果,与目前成熟的大型有限元软件NASTRAN所得数值结果相比,非常接近、进一步验证所建模型的正确性。随后,对压电材料的基本概念和基本方程作了一些简单的介绍,并通过改造已有被动约束层的控制方程,建立了压电层(即主动约束层)的振动控制方程,并参照被动约束层阻尼薄板控制方程的推导过程,建立了主动约束层阻尼板的一阶整合矩阵常微分方程,从而给出了这类结构的一种半解析模型。在此基础上,讨论了边界条件、压电层厚度等外界因素对ACLD板的阻尼特性的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 概述  9-10
  1.2 薄板约束层阻尼结构的国内外研究现状  10-12
  1.3 本课题的研究内容和意义  12-13
  1.4 本章小结  13-14
第2章薄板小挠度弯曲理论及其精细解法  14-24
  2.1 前言  14
  2.2 薄板的小挠度弯曲理论及其解法  14-19
    2.2.1 基本理论  15-17
    2.2.2 纳维叶解法  17-18
    2.2.3 薄板的自由振动  18-19
  2.3 薄板的小挠度弯曲的精细解法  19-23
    2.3.1 薄板整合一阶常微分矩阵方程组  19-20
    2.3.2 齐次扩容精细积分和边界条件的应用  20-22
    2.3.3 算例分析  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章被动约束层阻尼板结构的建模及阻尼特性研究  24-42
  3.1 前言  24
  3.2 粘弹性材料的概念及数学模型  24-27
    3.2.1 粘弹性材料的基本概念  25-26
    3.2.2 粘弹性材料的数学模型  26-27
  3.3 被动约束层阻尼板结构的建模  27-37
    3.3.1 被动约束阻尼板结构的工作原理  27-28
    3.3.2 基本假设  28
    3.3.3 被动约束层阻尼板整合一阶常微分矩阵方程组  28-36
    3.3.4 边界条件的应用与方程求解  36-37
  3.4 数值算例与分析  37-40
    3.4.1 计算结果验证  37
    3.4.2 边界条件对结构阻尼特性的影响  37-39
    3.4.3 约束层厚度对结构阻尼特性的影响  39
    3.4.4 粘弹层厚度对结构板阻尼特性的影响  39-40
    3.4.5 结果分析  40
  3.5 本章小结  40-42
第4章主动约束层阻尼板的建模及阻尼特性研究  42-58
  4.1 前言  42-43
  4.2 压电材料的基本理论  43-44
    4.2.1 压电材料的基本概念  43
    4.2.2 压电材料的基本方程  43-44
  4.3 主动约束层阻尼板的建模  44-54
    4.3.1 主动约束层阻尼结构的控制系统及工作原理  44-46
    4.3.2 基本假设  46
    4.3.3 主动约束层阻尼板整合一阶常微分矩阵方程组  46-52
    4.3.4 耦合方程的求解及边界条件的处理  52-54
  4.4 数值算例与分析  54-56
    4.4.1 计算结果验证  54
    4.4.2 压电效应对结构的阻尼特性影响  54
    4.4.3 边界条件对结构阻尼特性的影响  54-56
    4.4.4 压电层厚度对结构阻尼特性的影响  56
    4.4.5 结果分析  56
  4.5 本章小结  56-58
第5章总结与展望  58-60
  5.1 总结  58
  5.2 展望  58-60
参考文献  60-62
发表论文和参加科情况说明  62-63
致谢  63

主(被)动约层束阻尼矩形薄板建模及阻尼特性研究

内容摘要

全文目录

相似论文