【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)在振動結(jié)構(gòu)表面能夠很好的減振,是工程中常見的減振材料。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)計對結(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)的動力學(xué)模型,并且對其動力學(xué)特性展開研究和優(yōu)化具有一定的工程實踐意義。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;第二部分是對已建立的理論模型進(jìn)行振動特性分析;第三部分是借助正交實驗法對其結(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力學(xué)控制方程。結(jié)合邊界條件和齊次擴容精細(xì)積分方法提出了一種分析此類疊層板結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性的半解析半數(shù)值方法。在此基礎(chǔ)上,通過MATLAB軟件編程數(shù)值計算結(jié)構(gòu)在諧激勵作用下的動力學(xué)響應(yīng)。同時,采用等效媒介法建立了有限元模型,分析結(jié)果驗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)對含吸聲層和阻尼層疊層板動力學(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),采用正交實驗法對疊層板結(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)振動噪音的本質(zhì)來看，當(dāng)系統(tǒng)受到外力作用發(fā)生振動時阻尼能夠?qū)⑾到y(tǒng)在外力作用下產(chǎn)生的振動能量轉(zhuǎn)化為熱能或其它類型能量耗散到圍環(huán)境中，來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的減振降噪效果[2,3]。工程運用中的機械振動減振降噪方主要也是利用阻尼材料的這種耗能特點。結(jié)合實際工程問題合理設(shè)計阻尼結(jié)構(gòu)，以有效地控制結(jié)構(gòu)的振動與噪音。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。為了提高增強機械結(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)特性開始，粘彈性阻尼材料主要乳膠、瀝青類，由于這些材料模量過低，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)材料來運用，而是將它粘附在需要作減振降噪處的機械結(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﹣碓黾悠渥枘醄4]。在應(yīng)的部件上粘貼阻尼材料來控制其振動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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB535.1

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本文編號：2604115