【摘要】：多孔介質(zhì)材料是一種輕質(zhì)結(jié)構(gòu),能有效地吸收沖擊能量、減少噪聲、增加散熱和隔熱,是目前吸聲降噪處理中為有效的材料之一。粘彈性阻尼材料是一種高分子聚合物的復(fù)合材料,敷設(shè)在振動(dòng)結(jié)構(gòu)表面能夠很好的減振,是工程中常見(jiàn)的減振材料。因此,為了獲得更好的減震降噪效果,通常在結(jié)構(gòu)上同時(shí)敷設(shè)多孔介質(zhì)吸聲層和粘彈性阻尼材料。但是,吸聲層和阻尼層的布局方式設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)的性能具有十分重要的影響,因此,建立含吸聲層和阻尼層疊層板結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,并且對(duì)其動(dòng)力學(xué)特性展開(kāi)研究和優(yōu)化具有一定的工程實(shí)踐意義。研究的工作主要分為三部分:第一部分是分層建立多孔介質(zhì)吸聲薄板和基層薄板的理論模型,然后整合成含吸聲層和阻尼層疊層板的理論模型;第二部分是對(duì)已建立的理論模型進(jìn)行振動(dòng)特性分析;第三部分是借助正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。首先,本文結(jié)合經(jīng)典的薄板理論和三維Biot理論建立了基板和吸聲層的一階微分控制方程,利用阻尼層的法向平衡方程消去了層間的法向相互作用力,并借助粘彈性理論和剪切胡克定律求出了阻尼層中面的剪應(yīng)力及其作用在吸聲層中面和基板中面上的偏心力矩,建立了含吸聲層阻尼層疊層板的整合動(dòng)力學(xué)控制方程。結(jié)合邊界條件和齊次擴(kuò)容精細(xì)積分方法提出了一種分析此類疊層板結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的半解析半數(shù)值方法。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)MATLAB軟件編程數(shù)值計(jì)算結(jié)構(gòu)在諧激勵(lì)作用下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。同時(shí),采用等效媒介法建立了有限元模型,分析結(jié)果驗(yàn)證了本文模型的正確性。文中還分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)對(duì)含吸聲層和阻尼層疊層板動(dòng)力學(xué)性能的影響。最后,以多孔介質(zhì)層厚度、阻尼層厚度和孔隙率為優(yōu)化參數(shù),以最佳的減振效果為優(yōu)化目標(biāo),采用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)疊層板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。本文的建模方法、求解方法和研究成果可望為此類疊層板的動(dòng)力學(xué)特性研究和優(yōu)化提供一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
【圖文】：

第一章 緒論1.1 課題研究背景和意義多孔介質(zhì)材料廣泛運(yùn)用于各種工程應(yīng)用中，多孔介質(zhì)是一種含有孔洞網(wǎng)絡(luò)的固體材料，，其結(jié)構(gòu)是由固體骨架和骨架之間存在的孔隙組成，其中孔隙與孔間相通的為開(kāi)孔型多孔介質(zhì)；不相通的為閉孔型多孔介質(zhì)(如圖 1-1)；兩者都的為混合型多孔介質(zhì),按照外觀和表面形態(tài)，多孔材料可以大體分為纖維型、泡沫顆粒型、點(diǎn)陣型這四大類；按照材料材質(zhì)成分和屬性不同，可以分為陶瓷多孔材金屬多孔材料和泡沫纖維塑料多孔材料等[1]。由于多孔材料其特有的結(jié)構(gòu)特征輕質(zhì)結(jié)構(gòu)(孔隙率大的泡沫鋁，等效密度比金屬小很多)；(2)沖擊能吸收（汽車器、車座的保護(hù)裝置等）；(3)噪聲控制（其結(jié)構(gòu)中存在大量孔隙結(jié)構(gòu)可吸收噪(4)高散熱、高隔熱（散熱裝置可用散熱表面積大的多孔結(jié)構(gòu)）。

阻尼材料具有良好的減振性能已經(jīng)成為工程領(lǐng)域中減振降噪重要技術(shù)之一。粘彈性阻尼材料抑制結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪音的本質(zhì)來(lái)看，當(dāng)系統(tǒng)受到外力作用發(fā)生振動(dòng)時(shí)阻尼能夠?qū)⑾到y(tǒng)在外力作用下產(chǎn)生的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能或其它類型能量耗散到圍環(huán)境中，來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的減振降噪效果[2,3]。工程運(yùn)用中的機(jī)械振動(dòng)減振降噪方主要也是利用阻尼材料的這種耗能特點(diǎn)。結(jié)合實(shí)際工程問(wèn)題合理設(shè)計(jì)阻尼結(jié)構(gòu)，以有效地控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)與噪音。在阻尼結(jié)構(gòu)中，自由阻尼層結(jié)構(gòu)、約束阻尼層構(gòu)都是非常有效的減振方式。為了提高增強(qiáng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的抗振性、穩(wěn)定性以及低噪音，能夠讓阻尼材料的阻性能得到充分發(fā)揮。需要從分析阻尼材料的本質(zhì)特性開(kāi)始，粘彈性阻尼材料主要乳膠、瀝青類，由于這些材料模量過(guò)低，且受到周圍環(huán)境中溫度和頻率影響較大一般不能直接作為工程中的結(jié)構(gòu)材料來(lái)運(yùn)用，而是將它粘附在需要作減振降噪處的機(jī)械結(jié)構(gòu)或工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，或者適當(dāng)?shù)靥砑犹盍虾腿軇﹣?lái)增加其阻尼[4]。在應(yīng)的部件上粘貼阻尼材料來(lái)控制其振動(dòng)是一種非常有效的手段，在工程上已經(jīng)得廣泛的應(yīng)用。在汽車上常見(jiàn)粘貼阻尼材料如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：廣西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB535.1

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本文編號(hào)：2604115