粘弹性夹层板在船尾结构的减振应用研究

摘要

伴随着工业地快速发展，工程振动问题日益突出，结构的振动控制已经成为科研工作者研究的重点。粘弹性阻尼材料凭借其优良的阻尼性能已经作为一种重要的减振手段在工程上获得了广泛的应用，在其中的船舶振动控制领域，粘弹性材料也开始发挥越来越大的减振作用。对粘弹性材料的阻尼性能研究已经上升到重要的位置，近年来取得了快速的发展。
　　粘弹性夹层板结构是粘弹性材料一种主要的应用形式，可以通过阻尼层的剪切变形将机械能转化为热能来降低结构的振动。本文以粘弹性夹层板为研究对象，借助大型有限元分析软件ANSYS对粘弹性夹层板的动力学特性进行了数值计算，并在此基础上分析了粘弹性夹层板在船舶尾部结构的减振效果。
　　本文介绍了粘弹性夹层板的国内外研究现状，简要阐述了粘弹性材料的基本特性、耗能本质、数学模型、主要的性能指标以及影响阻尼性能的因素。介绍了粘弹性夹层板的有限元动力学公式以及几种常用的计算方法。在满足一定精度的前提下，本文中将粘弹性材料的模量取为常数，没有考虑模量的时温特性，避免了巨大的计算量，更适合工程上的使用。
　　本文应用模态应变能法对粘弹性夹层板的振动性能进行了分析研究，得到了粘弹性夹层板的固有频率和损耗因子。分别探讨了阻尼层厚度、弹性模量、密度以及约束层厚度和板尺寸对粘弹性夹层板固有频率和损耗因子的影响，得到了一些有价值的结论。对阻尼处理前后板振动响应值进行了计算对比，结果表明粘弹性夹层板具有良好的减振效果。
　　建立了某船船尾的有限元模型，在螺旋桨上方船体外板安装了粘弹性夹层板，计算了艉封板和上甲板测点在安装夹层板前后的响应值，对粘弹性夹层板在船舶尾部结构的减振应用做了定性分析。结果表明粘弹性夹层板有一定的减振效果。