抗冲型粘滞流体阻尼器及其动力学性能的研究

摘要

本文主要以抗冲型粘滞阻尼器为对象，深入研究了阻尼器缸体内活塞直径、粘滞流体粘度、冲击速度对阻尼力的影响，并通过实验分析了高分子弹性小球对粘滞阻尼器冲击条件和振动条件下的动力学性能的影响。研究发现：抗冲型粘滞阻尼器为双出杆间隙式，其性能稳定，可靠性好：粘滞流体材料可选用具有非牛顿流体特点的甲基硅油，其粘温性能好，长期性能稳定；冲击实验证明，粘滞阻尼器的阻尼力是速度相关型函数，经过拟合，阻尼器的冲击力可表示为：F=0.1023·πμ·D0·(D-d/d)-1.8354·v0.4653。其中，μ是粘滞流体的粘度，D0为活塞的厚度，D为缸体内径，d为活塞直径，v为活塞的冲击速度。因此，阻尼器的基本结构参数可定为：缸体内径为60毫米，活塞直径54毫米，活塞厚度为30毫米，硅油粘度为2万尼斯。在粘滞流体中填充含泡沫芯的高分子弹性小球可有效降低冲击加速度。高分子小球选用抗撕裂性能强的硅橡胶材料，并用聚乙烯泡沫填充。冲击实验表明，在不加小球的情况.下，在冲击瞬间硅油流动的不稳定性使得冲击所产生的阻尼力峰值过高，容易导致阻尼器的损坏；而添加小球的阻尼器，阻尼力的峰值下降，这对避免阻尼器损坏，提高阻尼器的耐用性能有积极意义。在单自由度振动实验中，本构方程F=mx-Fv和F=mx-Fv-Fk能够较好地描述单自由度条件下粘滞阻尼器的振动特性，本构方程中的惯性项是导致力位移滞后回线发生倾斜的主要原因。随着振动的幅值和频率升高，粘滞阻尼器的阻尼力幅值也增加，阻尼器耗能也越高。相同振动条件下，添加小球后阻尼力幅值减小，这与小球与流体之间的耦合效应有关。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1 前言

1.2 粘滞阻尼器的发展及研究背景

1.2.1 基本性能及特征

1.2.2 分类与特点

1.2.3 基础理论及模型

1.3 国内外最新研究及存在的问题

1.4 研究内容及创新之处

1.5 技术路线

第二章阻尼器结构及实验材料

2.1 粘滞阻尼器的基本结构

2.2 实验材料

2.2.1 粘滞流体材料

2.2.2 小球材料和泡沫芯材料

2.3 本章小节

第三章阻尼器结构参数的确定

3.1 引言

3.2 实验方法及原理

3.3 分析与讨论

3.3.1 阻尼力本构方程的建立

3.3.2 结构参数的确定

3.3.3 阻尼器结构参数的确定

3.4 本章小结

第四章弹性小球对阻尼器冲击性能的影响

4.1 引言

4.2 实验方法及原理

4.2.1. 准静态压缩实验

4.2.2. 阻尼器的冲击性能

4.3 实验结果与分析

4.3.1 准静态压缩性能分析

4.3.2 冲击实验结果与分析

4.4 本章小节

第五章单自由度振动性能分析

5.1 引言

5.2 实验方法及物理数学模型

5.2.1 实验方法及原理

5.2.2 阻尼器的数学模型

5.3 分析与讨论

5.3.1 阻尼器的特性仿真

5.3.2 本构方程的验证

5.3.3 频率和振幅对阻尼器的阻尼力位移曲线的影响

5.4 本章小节

第六章结论与展望

6.1 全文结论

6.2 展望

参考文献

致谢

博士后期间取得的学术成果和科研情况