附加粘弹性阻尼结构的复特征值分析方法

粘弹性阻尼结构的试验与研究粘弹性阻尼结构是一种结构控制技术，在吊塔、桥梁、建筑物等领域得到广泛应用。

粘弹性阻尼结构能够通过增加粘弹性材料的阻尼特性来改变结构的动力响应，提高结构的抗震能力。

本文将系统介绍粘弹性阻尼结构的试验与研究。

粘弹性材料是一种同时具有固体和液体特性的材料，具有较高的粘滞性和弹性。

粘弹性材料在结构振动中能够将振动能量转化为热能耗散，从而减小结构的振动幅值，降低结构的振动响应。

首先，研究粘弹性材料特性的试验包括黏弹性材料的动态力学特性试验和材料本身的粘弹性特性试验。

动态力学特性试验是通过施加不同频率和振幅的力来探测材料的应变-应力关系。

这些试验可以帮助研究者了解材料的动力学响应特性，从而确定性能参数。

粘弹性特性试验则是通过施加不同应变速率和应变幅值的荷载来研究材料的粘弹性性能。

这些试验可以测量材料的粘弹性模量、损耗因子等重要参数。

其次，结构控制试验是为了研究粘弹性阻尼结构在实际结构中的应用效果。

结构控制试验通常通过加装粘弹性材料阻尼器来改变结构的动力响应。

试验者首先会对结构进行灵敏度分析，确定结构的最佳阻尼器位置和类型。

然后，在实验室或实际工程中，将粘弹性阻尼器装配到结构中，并根据设计要求进行试验。

试验过程中会记录结构的位移、加速度、振动幅值等响应参数，并与未加装阻尼器的结构进行对比。

通过试验数据的分析，可以评估粘弹性阻尼器的控制效果，并确定最佳的设计参数。

粘弹性阻尼结构研究领域的一项重要内容是模型验证。

模型试验是一种常见的方法，通过缩小结构的尺寸，将大型结构的动力响应特性放大到小尺寸实验模型上进行试验。

模型试验可以在实验室中对结构的控制效果进行研究和验证，从而为实际工程的应用提供参考。

在模型试验中，试验数据的准确性非常重要，因此试验仪器的校准和试验方法的设计都需要仔细考虑。

此外，最近几十年来，随着计算机技术和数值模拟能力的发展，数值模拟成为粘弹性阻尼结构研究的另一个重要手段。

数值模拟可以通过建立结构的数学模型，并采用合适的数值方法来模拟结构的动力响应。

附加阻尼处理结构的理论分析与设计方法吕毅宁（lvyining@）附加阻尼处理结构的理论分析与设计方法 (1)1概述 (1)2基本理论 (2)3阻尼材料及其特性 (3)4分析方法 (3)4.1复刚度法 (4)4.2变形能法 (4)4.3模态分析法和有限元法 (4)4.3.1粘弹性结构的有限元建模方法及比较 (5)4.3.2粘弹性结构动力问题的有限元分析概述 (7)4.3.3弹性—粘弹性复合结构的有限元模型和动力学方程 (11)4.3.4复合结构的有限元动力方程的求解方法——稳态、瞬态 (17)4.4粘弹性材料本构模型 (18)4.5表面阻尼处理简单结构元件的分析方法 (20)4.6表面阻尼处理复杂结构的分析方法 (20)5自由阻尼结构的设计 (20)5.1参数优化设计 (20)5.2拓扑（布置）优化设计 (21)6粘弹性阻尼在汽车中的应用 (21)6.1概述 (21)6.2约束阻尼层新技术2—conformal constrained layer damping (23)6.3自由阻尼层新技术 (23)6.4约束阻尼层新技术2—laminated vibration damped steel (23)6.5车身底板的阻尼处理技术 (24)6.6其它结构阻尼处理技术 (30)7表面阻尼处理材料和结构产品供应商 (32)7.1表面阻尼处理材料 (32)7.2约束阻尼处理结构 (34)1 概述表面阻尼处理是提高结构阻尼、抑制共振、改善结构抗振降噪性能的有效方法之一。

这种技术已经广泛应用于航空航天、交通运输、轻工纺织等行业。

表面阻尼处理主要应用于以弯曲振动为主的薄壁零件，例如梁类、板类、管壳类结构件等。

表面阻尼处理方法包括两类，即自由阻尼处理和约束阻尼处理。

自由阻尼结构的理论分析方法有复刚度法、变形能法、模态分析法和有限元法。

通过分析主要是得到结构损耗因子。

由于约束阻尼结构的耗能效率较高，因此目前该领域的研究工作主要集中在约束阻尼结构的建模、分析和优化设计上。

第18卷第3期1998年9月地震工程与工程振动EA RT HQ U A K E ENG IN EERIN G AN D EN G IN EER IN G V IBRA T IO NV ol.18,No.3Sep.,1998粘弹性阻尼结构的性能、分析方法及工程应用*周　云　徐赵东　赵鸿铁(中国广州　510405华南建设学院西院)(中国西安　710055　西安建筑科技大学)(中国哈尔滨　150001　哈尔滨工业大学博士后流动站)摘　要　本文系统地介绍了粘弹性阻尼器和粘弹性阻尼结构的研究与应用情况,主要包括粘弹性阻尼材料的性能特征;粘弹性阻尼器的构造、减震原理及力学模型;粘弹性阻尼结构的性能、分析方法与设计方法及工程应用。

对粘弹性阻尼结构的适应性、安全性、经济性进行了评述,提出了今后应加强研究的若干问题。

主题词:粘弹性阻尼器　粘弹性阻尼结构　耗能　减震中国图书分类号:P 315.966*广东省自然科学基金项目,建设部科技项目和广州市建委科技项目收稿日期:1998-04-20　周　云　男　33岁　副教授　博士后　华南建设学院西院　邮编5104051　引言粘弹性阻尼器是一种被动减振(震)控制装置,它主要依靠粘弹性材料的滞回耗能特性,增加结构的阻尼,减小结构的动力反应,以达到减振(震)目的。

近20年来,国内外研究者对粘弹性阻尼器及粘弹性阻尼结构进行了大量的研究,已将粘弹性阻尼器应用于高层建筑中减小风振和地震反应,取得了良好的效果。

本文综合介绍了粘弹性材料的性能、粘弹性阻尼器的性能及力学模型,粘弹性阻尼结构的性能、分析方法、设计方法和工程应用,并对粘弹性阻尼结构的适用性、安全性、经济性进行了评价。

有关结论及方法可供进一步深入研究和工程应用参考。

2　粘弹性材料的性能与特点粘弹性材料是一种高分子聚合物,可分为橡胶和塑料两大类别。

由于聚合物材料分子链组成网络的压缩、错动和松驰会耗散能量,产生阻尼,故可用它来增加结构的阻尼。

在NASTRAN中粘弹性阻尼结构的分析方法及计算程序在NASTRAN中粘弹性阻尼结构的分析方法吕毅宁1. 背景MSC.Nastran 2020 Quick Reference GuideMSC.Nastran Version 70 Advanced Dynamic Analysis User’s Guide 12. 粘弹性材料的复刚度矩阵，推导公式，得到NASTRAN计算所需的输入格式144Kdd Kdd V Kdd(1ig)Kdd 1ddV K(f)(1ig)K TR(f)iTI(f)K1gTR(f)i g gTI(f)K1gREFKddVddV4ddV REFREF1ddVG(f)iG(f)1G(f)G(f)iG(f)Kdd(f)V KddGREFTR(f)1G(f)1G(f)TI(f)g 1gREF GREFgREF GREF V3. 建模需要的Key words4. 参数计算Matlab程序收稿日期:2002-02-28;修改稿收到日期:2002-09-23.项目:国家自然科学 (10172022;大连理工大学青年教师培养 ;国家重点基础研究发展规划(2002CB412708;教育部优秀青年教师奖励计划资助项目.简介:黎勇(1970-,男,博士,博士后,讲师;栾茂田(1962-,男,博士,教授,博士生导师;冯夏庭(1964-,男,博士,教授,博士生导师;王泳嘉(1935-,男,教授,博士生导师.第21卷第4期2004年8月计算力学学报Chinese Journal of Computational MechanicsV ol.21,N o .4A ug ust 2004文章编号:1007-4708(200303-0448-07非连续变形计算力学模型的粘弹性分析方法Ⅱ:算例分析黎勇1,2,3,栾茂田1,2,冯夏庭3,王泳嘉1,叶祥记1(1.大连理工大学土木水利学院,辽宁大连116024; 2.大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024;3.东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110006摘要:应用们所提出的非连续变形计算力学模型粘弹性分析方法对具体的多体系统在动力外荷载作用下的响应进行了数值模拟,探讨了系统中物体的粘性阻尼对整个系统的变形、应力和接触应力等的影响。

粘弹性阻尼材料及其阻尼结构的研究进展
张志超;黄微波;李华阳;李向东;刘天铖;张锐;于超
【期刊名称】《环保科技》
【年(卷),期】2017(023)006
【摘要】本文从阻尼产生的原理出发,阐述了粘弹性阻尼材料的阻尼机理和发展历程,然后分别介绍了自由阻尼结构、约束阻尼结构、分段约束阻尼结构和局部约束阻尼结构的研究现状,最后指出阻尼性能的改善要从提高阻尼材料本身的性能和对阻尼结构优化设计两个方面入手,局部约束阻尼结构和分段约束阻尼结构相结合的方法具有一定的研究价值.
【总页数】5页(P56-60)
【作者】张志超;黄微波;李华阳;李向东;刘天铖;张锐;于超
【作者单位】青岛理工大学功能材料研究所,山东青岛266033;青岛理工大学功能材料研究所,山东青岛266033;青岛理工大学功能材料研究所,山东青岛266033;青岛理工大学功能材料研究所,山东青岛266033;青岛理工大学功能材料研究所,山东青岛266033;青岛理工大学功能材料研究所,山东青岛266033;青岛理工大学功能材料研究所,山东青岛266033
【正文语种】中文
【中图分类】X-1
【相关文献】
1.粘弹性阻尼材料力学参数测试实验用双边附加自由结构阻尼试件设计方法研究[J], 王超;吕振华
2.基于变形能的粘弹性薄阻尼层结构阻尼特性分析 [J], 孙宝;孙大刚;宋勇;李占龙;王军
3.利用粘弹性阻尼结构研究聚氨酯的阻尼性能 [J], 赵培仲;花兴艳;朱金华;王源升
4.粘弹性材料阻尼原理及高频阻尼吸声材料制备方法 [J], 农国明
5.复合材料面板夹杂粘弹性阻尼材料结构的弯曲实验分析 [J], 钟小丹;杨加明;张义长;赵艳影
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粘弹性阻尼材料在板结构中的优化计算王正兴1 ,代会军2(1 . 华中理工大学 研究生院计算机学院 ,武汉 430074 ;摘要 :为了选择合适的阻尼结构处理方案 ( 包括各种基本结构类型) 以求得最佳 、最经济实用的效果 ,采用有限元法通过计算机运算 ,具有快速及准确性 。

依据应变能理论 ,应用有限元法对板阻尼结构 进行多种方案的优化计算 ,以求取粘弹阻尼复合板的结构频率和阻尼系数 。

经过理论计算和相关的试 验 ,认为此种方法相对实验研究来说 ,既具有快速及准确性 ,又具有省时 、省力 、费用低等优点 。

尽可能 减少原始输入数据的误差 ,可以提高计算的精确性 。

关键词 :阻尼 ;有限元 ;应变能中图分类号 :O345 文献标识码 :A行了研究 ,并导出下列关系式 前 言阻尼处理技术是减振降噪的重要手段之一 ,其研究内容主要包括阻尼机理和应用研究 。

国内自六十年代起就开始从阻尼减振机理 、阻尼材料及阻尼结构研制 、应用设计 、推广应用等 不同角度进行了大量的研究工作 ,应用现代模 态综合技术 ,对基本结构 ( 梁 、板 、壳体) 的阻尼 特性进行了深入的研究和探索 。

事实证明 ,阻尼处理的减振效果是受多方面影响的 ,诸如阻尼处理厚度 、阻尼处理位置 、阻尼处理面积大小 、粘结力大小以及结构形式本身的特性 ,都将影响到阻尼结构的减振效果 。

本文在应变能理论的基础上 ,应用有限元法对板阻尼结构进行了多种方案的优化计算 。

2E 2·H 2 H 1 H 1η =·β3 + 6 +4 E 1H 2H 2( 1)式中 η———复合结构总损耗因子 ; β———阻尼材料的损耗因子 ;E 1 ———基板的杨氏模量 ;E 2 ———阻尼材料的扬氏模量 ;H 1 、H 2 ———分别为基板和阻尼材料的 厚度 。

由上式可知(1) E 值是常数 。

η只与 E 2 和 H 2 / H 1 成 正比 。

H 1 / H 2 对η的响应极为明显 , 对于大多E 2 / E 1 ≈10 - 2 ～10 - 3 , 为了使 η >H 2 / H 1 > 2～3 ;数材料来说 0 . 1 , 必须使 理论计算问题为了进行结构阻尼设计 ,解决阻尼处理中出现的各种情况 ,使之能较好地近似实际问题 。

在NASTRAN 中粘弹性阻尼结构的分析方法1.背景MSC.Nastra n 2005 Quick Refere nee Guide百DAMRfNG Structural Dajnping SelecUojiRequests modal damping as a functlDn of natural frequency In modal solutions or viscoelasticlualerials as a ft inc don ofkequeiKy in direct fiequeiKy response auedysis.Format:SCAMPING ( STRUCTURE FLUIDExample:S DAMPING =77MeaningModal damping is requested for the structural or Quid port ion of the model.Set identification nutnljer of a TABDMP1 or TABLEDi Bulk Data entiy(lntcgor>0)Remarks:L In the modal solutions (e.g., SOLs 110, 111, 112, 145, 146, and 200), SCAMPINGmust reference a TABDMP1 entiy.2. hi direct frequency res|?onse (e.g.f SOL 108), SDAMPl NG nil ist reference aTABLEDi entty which defines viscoelastic (freqi J cncy-clc n cl cut) material proponies. See L ，I iscoolastic A late ria Is in Fivqueiicy R espouse Ann/vs is' oti [xige888 of the MSC.N^trafi Rciorenee MaituuL:匚 In froqiipncy rpspons? analysis, changes inSDAM PING commands bptwp^nsubcases nmst bp accompanied by 白 TIPW FREQUENCY command. Thp HPWFREQi pn try may be a duplicate of the previous pntiy except that the SID must bedifferent,4- SDAMPING may be requested for superelemerits as long as PARAM F SESDAMP,YESis speeded.MSC.Nastran Version 70 Advaneed Dynamie Analysis User ' s GuideDescriber STRUCTURE oi' FLUIDViscoelastic Material PropertiesTJie mot Ji an i cal behavior of many glasses. mbbers t and high polymers i indei' stress is described in terms of a combination of elastic and visoous phenomena that may be ap]3roxi )nated by li near viscoelastic theoiy. The dynamic behavior of such materia I is characterized by a strotigdepe IK Ience on fiequency: and L 11nder siniisoidal excitation, these materials exhibit a steady-state response in which die stress lags tlie cissociated strain. The genera] tli r ee- dime ns ional state of stress can then be described in terms of a complex freqi lency-de pendent shear mochi h is and a real constant value for Poisson s ratio.Tins method was devcJopetl for the analysis of nibber-liimt^rials siicfi as solid racket propellants. In that case* the dominant strain energy terms were the shear strains.MSC.Nastrati provides the ability to represent a single comj^lex freqi icncy'dependent scalar material modulus of the formGif} = GS +心⑴ where:= Shear storage modulusG" = Shear loss moduli is The ratiois denoted as the shear loss [angent.The above fonmilation of viscoelastic (fr^qi icncy-depondejit) material properties may be used in direct frequency analysis (SOL 108).The stiffness and damping components of the dynamic matrices for direct frequency response RJKI lysis a IP documented in Hie MSC.Nastran Basic Dynamics Usa 5 Guide in the fnl lowing farm ：吋=(1 + 创略1 + 1略1 + 1為1Eq. 5-44 3加二I 毗"I 甌1 Eq.乩45whei e:g = overall stmctural damping specified through the PAR AM.G Bulk Data entry I K 、总]=stiffness matrix for structural elements[K^ ] = stiffness terms generated throiigh direct matrix input, e.g.t DMIG Bulk DataentriesEq 5-43 G® =G'(f)丨 = element damping matrix generated by tlie nmltipl ication of indix idiial elementstiffness matrices by an element damping, g t , entered on the MATi Balk Data onttyassociated with th 咅 element or in question| 月仏 I = damping matrix generated throiigh CV1SC and CDAMP1 Bulk Data entries | | = damping terms generated through cliicct jnatrix input, e.g.. DMIG Bulk Dataentriesbecause die presence of these properties will be reflected in terms of this equation. For disri r^ii Hi[ H i L | “ h i|i 】i H \ I H | »HI LI kill I nnl nrij] | M q &门 will 1 i]niu *[H < I (H viscoelastic materials and thos^ tnateri^L properties that are independent of frequency will be denoted as elastic materials. Thi is, if the stiffness properties for the viscoelastic elements are initially computed on the basis of a representative reference modulus, G REF , (he stiffness matrix for tlw viscoelastic Gkmetits (denoted by the si ibscript F) may be written in the form2. 粘弹性材料的复刚度矩阵，推导公式，得 到NASTRAN 计算所需的输入格式K dd 丄(1 ig) K dd " K dd " K dd V = g REF K dd VK dd (f) V =(1 ig)K dd V - ；TR(f) iTI(fr j|K dd V = <：1 g REF TR(f) i g g REF TI(f)0K dd V G(f) =G(f)+iG“(f) K dd (f)V = l |G(f G +iG (f ^K 1dl- G R EF 一L G REF 」Eq. 5-46TR(f)二1 g REF 阴—J -G REF _ TI(f) 1g REF 4_g IL G REFInput DescriptionTo use the viscoelastic mpctbility, the following conditions are tiecessaiy:1.. Asstun^ th。

专利名称：一种粘弹性材料弹性模量及阻尼损耗因子的测试方法
专利类型：发明专利
发明人：张天宇,邓江华,顾灿松,王海洋,陈达亮,赵梓廷,孟祥龙,李灿
申请号：CN201910531579.7
申请日：20190619
公开号：CN110231405A
公开日：
20190913
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种粘弹性材料弹性模量及阻尼损耗因子的测试方法，步骤1：制作圆柱状测试样件，计算其形状因子R；步骤2：将测试样件放置于样品支撑平台上；步骤3：通过激振器对测试样件进行激励，并使用振动加速度传感器分别采集样品支撑平台靠近中心位置的加速度与载荷质量块的加速度并计算其位移传递率T；步骤4：通过位移传递率T的计算结果对应的实部Re与虚部Im计算频域下的表观弹性模量Ea(ω)与阻尼损耗因子η(ω)，结合测试样件的形状因子R得到其弹性模量
E(ω)。

本发明所述的一种粘弹性材料弹性模量及阻尼损耗因子的测试装置及方法，测试装置性能稳定可靠，并通过分析运动方程的方法，保证测试结果准确可靠。

申请人：中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司,中国汽车技术研究中心有限公司
地址：300457 天津市滨海新区开发区第二大街62号泰达MSD-B1-1907
国籍：CN
代理机构：天津滨海科纬知识产权代理有限公司
代理人：戴文仪
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