文档介绍：哈尔滨工业大学
硕士学位论文
约束阻尼结构的若干分析与应用问题研究
姓名:张静
申请学位级别:硕士
专业:一般力学与力学基础
指导教师:黄文虎;郑钢铁
20050601
摘要卫星适配器外表面附加粘弹性约束阻尼层的方法,被证明可以经济可靠有效的改善卫星发射过程中的动力学环境。本文对约束阻尼结构的几个分析与应用的问题进行了探讨和研究。主要总结了粘弹性材料的阻尼模型和约束阻尼结构的计算方法;为了达到高效与高精度的统一,研究了一种具有降维作用的粘弹性材料阻尼模型一模粘弹性材料被证明可以很好的起到振动抑制的作用。但是其阻尼特性是与温度和频率相关的,无法用现成的阻尼模型来模拟,给分析和计算带来很多困难。针对粘弹性阻尼材料的这种特殊性质,发展出许多阻尼模型。本文从分析粘弹性材料的本构关系出发,对这些阻尼模型进行了总结和讨论,并分析了其优缺点。基于这些阻尼模型,本文对一些约束阻尼结构建模计算方法进行了分析和总结。首先给出约束阻尼结构的有限元单元建模方法。从计算效率和计算精度两个角度出发,分析了这些计算方法的适用范围和弊端。并对其中一种具有降维作用的模型进行了详细地分析,重点考虑了其在系统状态方程中的降维作用,并给出了参数确定方法,最后使用算例证明了其具有很好在对约束阻尼轴对称结构的分析中,本课题组发现在附加约束阻尼层之后相互正交的两个方向上会出现加速度响应增大的现象。初步认为是由于约束阻尼层在剐度矩阵中引入关于这两个方向的耦合项所致。本文对此现象进行了分析,通过一种简单的二维轴对称结构,推导出有限元离散后的单元刚度矩阵,并找出耦合项所在。通过对单元刚度矩阵在整体刚度矩阵中的贡献,证明了在单元刚度矩阵中进行分析的一般性和有效性。本文还进行了柱壳附加约束阻尼层的振动实验,实验结果为约束阻尼轴对称结构的正交方向耦合作用提供了更直观的表现和更可靠的基础。关键词约束阻尼结构;粘弹性材料;模型;降维;耦合;卫星在发射过程中所处的动力学环境最恶劣,本课题组提出在蜂窝锥壳型;分析了约束阻尼层在轴对称结构正交方向的耦合作用,并进行了实验验的计算精度。证。
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第滦髀课题来源、研究目的和意义本课题来源于国防科工委“十五”民用预先研究项目《星箭耦合隔振与减振技术的研究》。主要以改善运载火箭对有效载荷提供的动力学环境为应用背景,对航天用粘弹性约束阻尼结构进行研究。航天结构所受到的动力学激励很复杂,特别是在发射和进入轨道的阶段,由此所引起的动力学响应也是很复杂的。这种恶劣的动力学环境对航天器的设计是一个严峻的考验,在设计过程中,为保证航天器能在这种恶劣的环境下生存下来,通过减振隔振来改善力学环境被认为是一种更好的办法。结合中国航天工业的实际情况,所在课题组和中国科学院院士孙家栋教授等提出的通过在运载火箭和卫星中采取减振与隔振措施以改善卫星发射过程中的动力学环境的建议,申请了“十五”民用航天预研项目《星箭减振与隔振技术研究》;结合某星在发射过程中对动力学环境改善的需求和我国运载火箭的技术现状,在不可降低可靠性、不改变现有设计、不明显改变全箭重量和动态特性、不过多增加制造成本的条件下,为实现卫星力学环境可观改善的目的,首次提出在现有卫星适配器的表面附加约束阻尼层的技术方随着中国卫星发射需要和国际商用卫星发射市场的开拓,迫切需要提高卫星的可靠性和成功率,改善动力学环境的振动控制技术可以为卫星成功发射提供强大的环境保障。这不仅可以极大的改善中国运载火箭提供的振动冲击环境,还可以极大地增强我国运载火箭在国际发射市场上的竞争力。此外,改善卫星的动力学环境不仅可以有效地避免发射过程对卫星的损坏,提高发射过程的安全性和可靠性,而且可以通过降低动力学环境标准,使卫星设计师可以降低卫星的结构强度,增加有效载荷,达到卫星结构优化的目阻尼减振降噪技术已经被广泛的应用在许多工程领域,而表面阻尼技术更是由于其实现简单、不改变原有结构的优点被广泛关注。表面阻尼处理粘弹性材料由于模量过低,一般不能成为工程中的结构材料,但是将案。主要应用于受弯曲振动为主的厚度不大的构件或薄壁结构。的。哈尔滨业大学工学硕士学位论文
,则可以起到显著的振动抑制作用【俊U车宰枘岵牧弦渤晌D壳坝τ米罟惴旱淖枘岵牧稀分析以往所进行的几个实验时发现,对于轴对称结构,在粘贴约束阻激励的情况下,顶端与激励方向相正交的点沿该正交方向的响应在部分频段内会出现放大的现象,另外还会出现较大的频移现象。这种耦合现象无论是在实验中还是进行有限元分析时都会出现,它会给设计增加潜