粘弹性阻尼修改后结构系统动特性的预测

无阻尼或比例阻尼结构系统经粘弹阻尼修改后,可变为粘弹性阻尼系统。要获得其动特性,需求解复特征值问题。但是,随之带来了计算量大、费用高等问题。尤其是粘弹性材料特性随频率而变化,需求解高阶非线性复特征值问题,这对于一个自由度较大的结构,计算量太大,通常较难实现。本文在特征值修改方法的基础上,提出粘弹性阻尼局部动力修改方法,即仅需已知原结构系统的实模态参数,就可求出粘弹阻尼修改后系统的复模态参数。还发展了特征值和修改量同时迭代方法,有效地解决了粘弹材料复模量随频率变化引起的非线性复特征值问题。     

一般粘弹结构的模态分析

分析了一般粘弹结构特征值问题的特点 ,建立了一般粘弹结构的模态分析方法。与粘弹结构已有的模态分析方法相比 ,该方法通用于更一般的粘弹结构 ,在形式上不涉及粘弹本构关系项 ,并只涉及一种模态向量     

泡沫结构阻尼仪板动态性能试验分析

本文对一种新型塑料加粘弹材料的复合夹芯减振仪表板的动力性能进行了分析,通过振动试验测试了系统的动力响应,分析其响应总均方根和频率特性,表明复合结构粘弹阻尼仪表板系统具有较好的动力性能,可有效地衰减振动能量。根据对不同结构的泡沫塑料复合结构粘弹阻尼仪表板的试验数据进行比较,证实增加粘弹材料,系统的动力性能可以有极大改善。     

自感知主被动阻尼悬臂梁动态特性分析

由Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理导出了压电层作约束层作约束层的自感知主被动阻尼控制结构的振动控制方程;由自感知电压引入速度负反馈闭环控制,并由假设模态法将位移按模态展开,求解了悬臂梁结构的动态特征;对被动控制、自感知主动控制、自感知主被动控制的控制效果进行了分析比较;分析了粘弹层厚度变化、材料参数变化以及压电层厚度、位置等结构参数变化对控制效果及模态频率的影响;并对自感知主被动阻尼控制结构的特点和设计中应注     

使用阻尼材料结构的试验模态分析

高分子聚合物做为阻尼材料的使用，使结构的模态分析出现特殊问题，本文介绍试验模态分析中的若干问题，包括模态阶次、模态参数的拟合、模态结构阻尼系数与粘性阻尼系数之间的关系，灵敏度分析等     

平纹织物复合材料的振动有量耗散以及阻尼分析

平纹织物复合材料由编织结构的特点，对于振动有量有一定的衰减作用，交织纤维束相互间的阻滞作用以及聚合物基体的粘弹质都会耗损一部分振动能量。本文应用能量原理和阻尼分析的方法解决了平纹织物复合材料的复杂结构损耗因子的计算问题。     

平纹织物复合材料的振动能量耗散以及阻尼分析

平纹织物复合材料由于编织结构的特点，对于振动能量有一定的衰减作用．交织纤维束相互间的阻滞作用以及聚合物基体的粘弹性质都会耗损一部分振动能量．本文应用能量原理和阻尼分析的方法解决了平纹织物复合材料的复杂结构损耗因子的计算问题．     

核电结构土-结相互作用分析分区混合计算方法

土-结构相互作用分析是核电结构进行抗震设计和安全评估的重要环节.在核电结构的土-结相互作用分析中,阻尼和非线性是影响结构反应的重要因素. 若采用频域分析,可以方便考虑阻尼,但需通过等效线性化来考虑非线性,不适合于强震作用下的土体非线性.若采用时域分析的逐步积分方法,适合于考虑非线性,但材料阻尼一般采用瑞利阻尼模型,除了紧靠指定阻尼比的少数几个振型外,其他振型的反应将受到瑞利阻尼模型所确定的大阻尼所抑制,造成地震反应与真实情形有较大差异.若采用时域分析的模态叠加法,可合理计入阻尼效应,但模态叠加法不能考虑非线性.因此,如何合理考虑阻尼和非线性是核电结构土-结相互作用分析需要关注的问题.基于此,本文提出一种模态叠加和时步积分结合的土-结相互作用分区算法.其中,出于安全性考虑,地震作用下核电主体结构一般不允许进入非线性,因此结构可采用模态叠加方法,以便合理考虑结构阻尼;土体和基础采用显式时步积分法,可考虑土体非线性;通过人工边界条件考虑无限域的影响 (辐射阻尼).通过简单算例对该方法进行了验证,并用于CAP1400核电结构的土-结相互作用分析中,对比分析了采用模态阻尼和瑞利阻尼时核电结构和场地反应的差异,结果表明结构阻尼模型对场地的反应影响不大,但对结构反应影响明显,在实际工程中应合理选取阻尼模型.      

复振型导数计算的移位多次模态加速法

本文研究了含粘阻尼结构的复振型导数计算问题，将导数计算问题成是一个简谐激谐的振的响应计算问题，采用多次模态加速法和移位法，导出了复振型导数计算的移位多次模态加速法，该方法具有确的数学和物理意义，可导出了已有的各种计算方法。算例表明本方法计算复振型导数只需用很少几个模态即可保证精度，计算量大大减少。     

结构动力学中传递函数与模态参数识别

本文从任意粘性阻尼离散化线性结构系统的复模态理论出发,建立了结构系统传递函数与模态参数的一般解析关系式.在最优化方法基础上提出了两种传递函数和模态参数识别方法.用计算机试验、检验了两种识别算法的精度和使用范围.给出了真实结构识别全过程的实例.     

黏弹性结构振动阻尼等效化方法的讨论

基于能量等效的原则将黏弹性结构振动阻尼等效简化成黏性阻尼模型来处理是工程上常用的方法.本文首先介绍了能量等效法,并提出了一种基于系统特征值相等原则的等效方法;详细讨论并比较了这两种黏性阻尼等效方法所得到的等效系统,指出基于能量、特征值等效的原则实质上分别等价于系统的频率响应函数、频率响应函数幅值的等效性.     

Damping the resonant flexural vibration of a hinged plate with actuators

The paper addresses the active damping of the resonant flexural vibration of a hinged viscoelastic rectangular plate with distributed piezoelectric actuators. The thermomechanical behavior of passive and active materials is described using the concept of complex characteristics. The interaction of the mechanical and temperature fields is taken into account. To solve the problem, the variational and Bubnov–Galerkin methods are used. The effect of the temperature of dissipative heating on the effectiveness of the active damping of resonant vibration is studied     

Damping the flexural vibration of a clamped viscoelastic rectangular plate with piezoelectric actuators

The paper addresses the active damping of the resonant flexural vibration of a clamped viscoelastic rectangular plate with distributed piezoelectric actuators. The thermomechanical behavior of passive and active materials is described using the concept of complex characteristics. The interaction of the mechanical and thermal fields is taken into account. To solve the problem, the variational and Bubnov–Galerkin methods are used. The effect of the temperature of dissipative heating on the effectiveness of the active damping of resonant vibration is studied     

Floquet–Bloch decomposition for the computation of dispersion of two-dimensional periodic,damped mechanical systems

Floquet–Bloch theorem is widely applied for computing the dispersion properties of periodic structures, and for estimating their wave modes and group velocities. The theorem allows reducing computational costs through modeling of a representative cell, while providing a rigorous and well-posed spectral problem representing wave dispersion in undamped media. Most studies employ the Floquet–Bloch approach for the analysis of undamped systems, or for systems with simple damping models such as viscous or proportional damping. In this paper, an alternative formulation is proposed whereby wave heading and frequency are used to scan the k-space and estimate the dispersion properties. The considered approach lends itself to the analysis of periodic structures with complex damping configurations, resulting for example from active control schemes, the presence of damping materials, or the use of shunted piezoelectric patches. Examples on waveguides with various levels of damping illustrate the performance and the characteristics of the proposed approach, and provide insights into the properties of the obtained eigensolutions.     

考虑频率依赖性的涂层复合结构固有特性求解

粘弹性阻尼材料的力学特性参数会随着频率的变化而改变,即具有频率依赖性,因而传统的动力学建模及分析方法不能满足实际涂层结构优化设计的需要。在简要介绍粘弹性阻尼材料频率依赖性的基础上,本文提出用特征向量增值法来求解涂层复合结构的固有特性,并详细推导了特征向量增值法的求解原理。由此,提出了特征向量增值法的计算流程,包括计算无阻尼系统的固有特性,用Fox and Kapoor或者Nelson方法计算复特征向量增量;用Rayleigh熵法求解复特征值。最后,以涂敷粘弹性阻尼材料的钛基薄板为例,求解了该复合结构的固有特性,并与经典的模态应变能法进行了比较,证明了所提方法的正确性。     

General dynamic equation and dynamical characteristics of viscoelastic Timoshenko beams

In this paper, a governing differential equation of viscoelastic Timoshenko beam including both extension and shear viscosity is developed in the time domain by direct method. To measure the complex moduli and three parameters of standard linear solid, the forced vibration technique of beam is successfully used for PCL and PMMA specimens. The dynamical characteristics of viscoelastic Timoshenko beams, especially the damping properties, are derived from a considerable number of numerical computations. The analyses show that the viscosity of materials has great influence on dynamical characteristics of structures, especially on damping, and the standard linear solid model is the better one for describing the dynamic behavior of high viscous materials.     

黏弹夹芯板的有限元建模及实验研究

从有限元分析和数值模拟及实验验证的角度研究了黏弹夹芯板的频率依赖振动特性。夹芯板中间层为黏弹性材料，其刚度和阻尼的频率依赖性行为直接影响系统的模态频率和阻尼，并导致振动模式求解的复杂化。采用三阶七参数Biot模型描述黏弹性材料频率相关的黏弹性行为。开发了三层四节点28自由度的夹芯板单元，基于经典板理论和哈密顿原理建立了黏弹夹芯板的有限元动力学方程。通过引入辅助耗散坐标，将Biot模型和黏弹夹芯板的有限元动力学模型结合起来，并将其转化为常规二阶线性系统形式，极大简化了求解非线性振动特性的过程。对一边固定、另三边自由的黏弹夹芯板进行了前三阶固有频率和损耗因子的预测，并与实验结果对比。数值模拟结果和实验结果吻合良好，说明所提有限元方法是正确有效的。     

Forced axisymmetric vibrations and self-heating of a circular viscoelastic plate,controlled with piezoelectric sensors and actuators

The forced monoharmonic vibrations and self-heating of a circular thermoviscoelastic plate with piezoelectric sensor and actuator are studied. The viscoelastic behavior of the passive (without piezoeffect) and piezoactive materials is described using the concept of complex moduli. The problems of electroelasticity and heat conduction are solved numerically, assuming that the mechanical load is unknown. The effect of self-heating on the active damping of the vibrations of the plate is analyzed     

The effects of composition,temperature, and annealing on the rheological properties of InZn in situ composites

High viscoelastic damping is observed in InZn materials over ranges of composition, frequency, temperature, and annealing time. Microscopy reveals InZn when cast segregates into a heterogeneous micro-structure resembling an in situ composite consisting of a zinc matrix with soft indium platelet inclusions. This morphology is predicted to be advantageous for maximizing the damping figure of merit Etanδ by viscoelastic composite theory. InZn is found to be linearly viscoelastic, unlike other high damping metals. The damping of InZn varies little over a substantial range of temperature, in contrast with polymers. For 5 % In material, the optimal composition, Etanδ is 2.8 GPa at 10 Hz, compared to a peak of 0.6 GPa for high damping rubbers. After annealing for 13 years, Etanδ was still high at 1.9 GPa. InZn demonstrates high damping under a wide range of conditions.