粘弹性阻尼材料及矩形凸台异型约束阻尼结构阻尼性能研究

摘要

粘弹性材料及约束阻尼结构阻尼性能的研究在轨道交通减振降噪领域有重大意义。本文对青岛理工大学自主研发生产的Qtech 413粘弹性阻尼材料性能进行了研究，并研究了及以其为阻尼层的传统平板约束阻尼结构。通过对传统约束阻尼结构的基层添加矩形凸台以改变结构的振动响应弯曲波数，对传统约束阻尼结构进行拓扑优化，探讨矩形凸台异型约束阻尼结构的阻尼性能。首先，对Qtech 413粘弹性阻尼材料的制备进行的介绍，进而通过实验研究其固化强度、拉伸强度与断裂伸长率、硬度等基本性能及损耗因子等阻尼性能，来说明此材料较适合作为约束阻尼结构的阻尼层；其次，通过 ANSYS15.0 有限元模拟软件对结构参数变量阻尼层厚度（H）对传统平板约束阻尼结构及矩形凸台异型约束阻尼结构的阻尼性能进行模态分析，并进一步分析结构参数变量矩形凸台高度与基层厚度的比例（￡）对矩形凸台异型约束阻尼结构阻尼性能的影响，并为单点锤击实验方案的制定提供后续实验基础；最后，通过单点锤击实验研究上述两种约束阻尼结构的复合损耗因子、振动加速度级值、时域波形图等研究它们的阻尼性能，并与有限元模拟部分结论进行对比，分析得出文中建立的有限元模型与通过阻尼性能测试实验所得结果吻合度较高，可采用文中方式建立相关模型对此类结构进行建模分析其阻尼性能进而研究其减振降噪效果。具体结论如下： （1）通过对Qtech 413粘弹性阻尼材料性能的研究证明，该材料具有较好的机械喷涂施工性能，且其最大材料损耗因子为 0.6 左右，粘弹性较好且动态变形下损耗能量较大，具有良好的阻尼效果可以用作约束阻尼结构的阻尼层材料； （2）通过有限元模拟对复合损耗因子的分析可知在本研究范围内当阻尼层厚度为6mm、矩形凸台高度与基层厚度比为1：8时矩形凸台异型约束阻尼结构的复合损耗因子取得最佳阻尼效果值（0.327）较传统平板约束阻尼结构复合损耗因子的最大复合损耗因子（0.221）提升48.0%，有限元模拟结果表明矩形凸台异型约束阻尼结构可以改变整体结构的弯曲波数，进而明显提升传统平板约束阻尼结构的阻尼性能，提高Qtech 413粘弹性阻尼材料的阻尼利用效率； （3）通过ANSYS15.0有限元模态分析本文所研究的传统平板约束阻尼结构与矩形凸台异型约束阻尼结构的位移云图中结构最大位移的变化规律，所得结果与通过复合损耗因子所得结论一致。进一步证明振动响应对结构阻尼性能的影响，且这两种约束阻尼结构的最大位移的变化规律均为自跨中位置至约束端逐渐减小。 （4）单点锤击实验所得复合损耗因子、振动加速级值、时域波形图的分析可知矩形凸台异型约束阻尼结构的阻尼性能在阻尼层厚度为6mm、矩形凸台高度与基层厚度的比例 1/8 时，取得最佳效果，这与使用有限元模拟软件进行模拟所得结果一致。且通过单点锤击实验所得矩形凸台异型约束阻尼结构的阻尼效率最佳复合损耗因子为0.329，有限元模拟分析所得为0.327，二者极差为0.8%，具有较高的吻合度。在本研究范围内可以认为文中采用的有限元建模及模态分析方式具有较高的实践指导价值，可采用文中的建模方式建立相关模型对大型结构的阻尼性能进行模态分析指导工程实践中关于结构减振降噪影响的研究。 以上结论为Qtech 413粘弹性阻尼材料在约束阻尼结构中的应用研究提供了后续实验基础，证明了矩形凸台异型约束阻尼结构较传统平板约束阻尼结构可更加充分的利用该材料的阻尼性能，为约束阻尼结构的拓扑优化及参数变量的设定提供了新的研究方向，并为矩形凸台异型约束阻尼结构在减振降噪领域内的应用提供了研究基础。

目录

第一个书签之前