粘弹性自由层阻尼薄板减振有限元研究.doc

粘弹性自由层阻尼薄板减振有限元研究 　　摘要：本基于有限元的模态应变能法研究了粘弹性自由层阻尼薄板，建立粘弹性自由层阻尼薄板的有限元模型，进而求出其固有频率及损耗因子。然后使用工程经验公式对粘弹性自由层阻尼结构进行计算，计算其损耗因子，与有限元法进行对比，将有限元解与经验解进行对比。通过与工程经验解之间的对比给出了有限元法在分析类似问题上的有效性分析。 　　关键词：粘弹性；Ansys；模态应变能；损耗因子 　　中图分类号：TB535+.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（c）-0000-00 　　Finite Element Research on Damping of Viscoelastic Free Layer Damping Sheet 　　SUN Shi-wei1 　　（1. Hangzhou State Power Machinery Research Design Institute， Hangzhou310000，China） 　　Abstract：Based on modal strain energy method， the paper discusses viscoelastic free layer damping sheet， establishesthe finite element model of it and obtains the natural frequencies and loss factor. Then the paper calculates the loss factor of viscoelastic free layer damping structure with engineering empirical formula， and compares the result with that obtained by finite element method. By comparing the two results， it indicates that the finite element method is effective in analyzing this kind of problems. 　　Key words：viscoelastic， Ansys， modal strain energy， loss factor 　　粘弹性阻尼材料具有高阻尼的特点，且能在较宽的频带内起到抑制振动和噪声的作用，因此广泛用于现代航空、航天、航海、交通运输、大型机械等领域，其形式主要是粘弹性阻尼复合结构。这种结构主要有两种传统的形式：自由阻尼层结构和约束阻尼层结构。约束阻尼层结构产生的减振降噪效果相对于自由阻尼层结构更好，因此这方面的研究也较多点。但自由阻尼层结构结构简单，适用范围广，工艺简单，因此工程上应用较广泛。 　　在国外，阻尼材料减振的理论研究始于上世纪五十年代，并于六、七十年代开始应用于航天结构。DIT.R.A 和MEAD.D.J给出了约束阻尼梁的振动方程。在此基础上，D.K.Rao分析了不同边界条件下约束阻尼梁的频率和损耗因子。 　　目前，国外对于约束层梁、板已经进行了大量的研究，早在60年代左右，Kerwin E M、Mead D J、Rao D K等人就已经对CLD 梁、板进行了研究[1-4]，随后不同的研究理论相继提出来进一步解决CLD 梁、板问题[5-6]。Vawani J、He s等人提出了CLD 梁的固有频率和损耗因子的计算方法[7-8]。 　　国内，阻尼减振技术也被广泛应用于汽车、航空航天等领域。钱振东推导了约束阻尼层板的运动方程和边界条件，分析了简支矩形板的固有振动。李恩奇等人采用复常量和复变量模型求出了固有频率和结构的损耗因子。 　　本论文以一端固定薄板为对象开展自由层阻尼振动抑制研究，建立板状自由层阻尼系统动力学模型，分析自由层阻尼板的动特性，研究板自由层阻尼减振机理、优化设计理论与方法以及工程应用规范。 　　同时由于对工程经验解和数值解的对比研究比较少，因此本文利用模态应变能法从数值和经验两方面研究一端固定的板的固有频率以及损耗因子。 　　1，粘弹性阻尼结构减振机理 　　粘弹性阻尼材料的耗能机理主要是阻尼材料的剪切变形。自由阻尼层结构将一层阻尼材料粘贴于基层表面上，当基层产生弯曲振动时，阻尼层随基层一起振动，在阻尼层内部产生拉-压变形。根据阻尼材料的耗能机理，当结构振动时，通过阻尼材料的弯曲、拉伸吸收能量，阻尼材料内部产生交变应力时，阻尼材料将机械能转化为热能，从而起到耗能的作用。阻尼层越厚，阻尼损耗因子越大，减振效能就越好。自由阻尼层结构处理工艺简单，因此更多地用于薄壁结构降