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局部贴敷阻尼层空间管路有限元建模及贴敷位置优化
1
作者
李家鑫
王栋
孙伟
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第3期147-157,共11页
为了降低处于服役阶段的航空发动机管路的有害振动,描述了一种在管体表面局部贴敷黏弹性阻尼层对管路进行减振的方法,主要包括阻尼层-空间管路系统动力学有限元建模及阻尼层贴敷位置优化。在建模上,基于ANSYS平台建立了满足寻优算法调...
为了降低处于服役阶段的航空发动机管路的有害振动,描述了一种在管体表面局部贴敷黏弹性阻尼层对管路进行减振的方法,主要包括阻尼层-空间管路系统动力学有限元建模及阻尼层贴敷位置优化。在建模上,基于ANSYS平台建立了满足寻优算法调用的阻尼层-空间管路参数化有限元模型。同时,整个模型引入了两种阻尼,分别是卡箍的支撑阻尼和黏弹性阻尼层的材料阻尼。在贴敷位置优化方面,创建了以阻尼层贴敷位置为设计变量、以1阶最大共振响应最小为优化目标的优化模型,并给出了采用遗传算法对该优化模型进行求解的流程。最后进行了实例研究,用搭建的贴敷阻尼层空间管路试验系统校验了所创建的阻尼层-空间管路分析模型的合理性。在此基础上,执行了阻尼层位置优化,获得了在可移动范围内使共振响应最小的阻尼层贴敷位置方案,并通过与5种随机方案的数值比较证明了优化结果的合理性。
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关键词
黏弹性
阻尼
层
空间管路
有限元建模
贴敷位置优化
遗传算法
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职称材料
局部贴敷黏弹性阻尼层圆柱壳振动频率与阻尼有限元分析
被引量：
2
2
作者
陈中石
孙伟
《航空动力学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第6期1176-1185,共10页
在引入黏弹性材料复模量模型和考虑圆柱壳弹性边界的基础上,研发了有限元程序来解决考虑频率依赖性的复合圆柱壳振动频率与阻尼的非线性计算问题。创建了一种4节点24自由度复合壳单元来模拟局部贴敷黏弹性阻尼层圆柱壳的力学行为,推导...
在引入黏弹性材料复模量模型和考虑圆柱壳弹性边界的基础上,研发了有限元程序来解决考虑频率依赖性的复合圆柱壳振动频率与阻尼的非线性计算问题。创建了一种4节点24自由度复合壳单元来模拟局部贴敷黏弹性阻尼层圆柱壳的力学行为,推导了单元的刚度及质量矩阵。提出由6个弹簧组组成的周向变刚度弹性约束模型来模拟圆柱壳底部的弹性边界条件。确定了复合圆柱壳的动力学有限元方程,并描述了用特征向量增值法求解其振动频率与阻尼的迭代计算过程。对贴敷ZN-1自由阻尼层圆柱壳进行了实例计算,结果表明:该算法的计算结果与实验测试值误差最大为3.69%,另外黏弹性材料的频率依赖性对复合结构固有频率影响小于0.01%,而对模态损耗因子影响最大为109.47%。
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关键词
黏弹性
阻尼
层
圆柱壳
频率依赖性
有限元分析
振动频率与
阻尼
原文传递
黏弹性复合材料结构阻尼性能的分析及优化设计
被引量：
1
3
作者
杨加明
杨水清
季开云
《南昌航空大学学报（自然科学版）》
CAS
2016年第2期16-21,共6页
黏弹性阻尼层复合材料结构具备强度高及减震降噪特点。本研究以一阶剪切变形理论描述结构位移场,利用汉密尔顿原理推导出控制方程;以四边简支的黏弹性复合材料结构为例,满足其边界条件的振型解用Navier双三角函数表示;得到了结构的动态...
黏弹性阻尼层复合材料结构具备强度高及减震降噪特点。本研究以一阶剪切变形理论描述结构位移场,利用汉密尔顿原理推导出控制方程;以四边简支的黏弹性复合材料结构为例,满足其边界条件的振型解用Navier双三角函数表示;得到了结构的动态响应、固有频率和损耗因子;应用改进的遗传算法对黏弹性复合材料结构的损耗因子进行优化。优化结果表明,通过对纤维铺设角θ、黏弹性阻尼层与复合材料层厚度比λ和黏弹性阻尼层与复合材料层剪切模量比G_2的优化设计,明显增大了黏弹性复合材料结构的损耗因子,从而提高了其阻尼性能,达到了减震降噪的目的。
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关键词
黏弹性
阻尼
层
阻尼
性能
损耗因子
遗传算法
优化设计
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职称材料
低速冲击激励下嵌入黏弹性阻尼芯层的纤维金属混杂层合板动态响应预测模型
被引量：
6
4
作者
李则霖
李晖
+5 位作者
王东升
任朝晖
祖旭东
周晋
官忠伟
王相平
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第6期1690-1699,共10页
本文首次从解析角度建立了低速冲击激励下嵌入黏弹性阻尼芯层的纤维金属混杂层合板动态响应预测模型.首先,结合经典层合板理论和冯·卡门假设,建立了嵌入黏弹性芯层的纤维金属混杂层合板弹性损伤本构关系.然后,将层合板受冲击时的...
本文首次从解析角度建立了低速冲击激励下嵌入黏弹性阻尼芯层的纤维金属混杂层合板动态响应预测模型.首先,结合经典层合板理论和冯·卡门假设,建立了嵌入黏弹性芯层的纤维金属混杂层合板弹性损伤本构关系.然后,将层合板受冲击时的变形分成接触和拉伸两个区域,在接触区域内,对金属层采用Von Mises失效准则,纤维层采用Tsai-Hill失效准则和对黏弹性层采用指数Drucker-Prager失效准则判断层合板损伤情况.考虑不同材料层对冲击动态响应的贡献来修正两个变形区域的位移公式,进而计算结构因弹性变形产生的应变能,以及接触区域因塑性变形消耗的能量,实现每次失效事件发生后各层材料的能量、位移和冲击接触力的理论求解,并给出了结构动态响应分析的具体流程图.最后,以嵌入Zn33黏弹性芯层的TA2钛合金混杂T300碳纤维/树脂层合板为研究对象,开展落锤冲击实验.验证结果表明,理论预测与测试获得的冲击接触力、位移响应以及冲击载荷-位移曲线吻合较好,且关注的峰值点计算误差最大不超过9%,进而验证了所提出的理论模型的有效性.
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关键词
低速冲击
黏弹性
阻尼
芯
层
纤维金属
层
合板
动态响应
失效准则
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职称材料
空间桁架结构减振设计与试验验证
5
作者
骆海涛
富佳
+2 位作者
王鹏
王巍
陈宁
《噪声与振动控制》
CSCD
2019年第1期1-4,共4页
空间桁架结构由于管壁刚度大、末端载荷悬臂安装,传统直接敷加约束阻尼层的方法,减振效果并不明显。通过减振优化技术,设计出空间桁架和航天载荷的最优结构。这是一种打断长管结构,在打断后短管上敷加自由阻尼层,通过胶黏剂来进行连接...
空间桁架结构由于管壁刚度大、末端载荷悬臂安装,传统直接敷加约束阻尼层的方法,减振效果并不明显。通过减振优化技术,设计出空间桁架和航天载荷的最优结构。这是一种打断长管结构,在打断后短管上敷加自由阻尼层,通过胶黏剂来进行连接。这种结构与直接在长管上敷加约束阻尼层的结构相比,减振效果更好,质量也更轻。采用B&K测试系统,对原始模型和打断长管新模型进行了振动试验过程中的数据采集,得到了空间桁架结构在X、Y、Z 3个方向上载荷测点的加速度响应情况。试验结果表明,打断长管方案结合敷加黏弹性约束阻尼层的方法结构简单、易于实现,能有效降低桁架末端航天载荷的振动水平,对其他空间结构的减振设计具有重要的借鉴意义。
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关键词
振动与波
空间桁架结构
黏弹性
约束
阻尼
层
振动特性
加速度响应
下载PDF
职称材料
题名
局部贴敷阻尼层空间管路有限元建模及贴敷位置优化
1
作者
李家鑫
王栋
孙伟
机构
东北大学机械工程与自动化学院
东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第3期147-157,共11页
基金
国家科技重大专项(J2019-I-0008-0008)。
文摘
为了降低处于服役阶段的航空发动机管路的有害振动,描述了一种在管体表面局部贴敷黏弹性阻尼层对管路进行减振的方法,主要包括阻尼层-空间管路系统动力学有限元建模及阻尼层贴敷位置优化。在建模上,基于ANSYS平台建立了满足寻优算法调用的阻尼层-空间管路参数化有限元模型。同时,整个模型引入了两种阻尼,分别是卡箍的支撑阻尼和黏弹性阻尼层的材料阻尼。在贴敷位置优化方面,创建了以阻尼层贴敷位置为设计变量、以1阶最大共振响应最小为优化目标的优化模型,并给出了采用遗传算法对该优化模型进行求解的流程。最后进行了实例研究,用搭建的贴敷阻尼层空间管路试验系统校验了所创建的阻尼层-空间管路分析模型的合理性。在此基础上,执行了阻尼层位置优化,获得了在可移动范围内使共振响应最小的阻尼层贴敷位置方案,并通过与5种随机方案的数值比较证明了优化结果的合理性。
关键词
黏弹性
阻尼
层
空间管路
有限元建模
贴敷位置优化
遗传算法
Keywords
viscoelastic damping layer
spatial pipeline
finite element modeling
optimization of attaching position
genetic algorithm
分类号
TB535 [理学—物理]
下载PDF
职称材料
题名
局部贴敷黏弹性阻尼层圆柱壳振动频率与阻尼有限元分析
被引量：
2
2
作者
陈中石
孙伟
机构
东北大学机械工程与自动化学院
东北大学机械工程与自动化学院航空动力装备振动及控制教育部重点实验室
出处
《航空动力学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第6期1176-1185,共10页
基金
中央高校基本科研业务费专项资金(N180312012)。
文摘
在引入黏弹性材料复模量模型和考虑圆柱壳弹性边界的基础上,研发了有限元程序来解决考虑频率依赖性的复合圆柱壳振动频率与阻尼的非线性计算问题。创建了一种4节点24自由度复合壳单元来模拟局部贴敷黏弹性阻尼层圆柱壳的力学行为,推导了单元的刚度及质量矩阵。提出由6个弹簧组组成的周向变刚度弹性约束模型来模拟圆柱壳底部的弹性边界条件。确定了复合圆柱壳的动力学有限元方程,并描述了用特征向量增值法求解其振动频率与阻尼的迭代计算过程。对贴敷ZN-1自由阻尼层圆柱壳进行了实例计算,结果表明:该算法的计算结果与实验测试值误差最大为3.69%,另外黏弹性材料的频率依赖性对复合结构固有频率影响小于0.01%,而对模态损耗因子影响最大为109.47%。
关键词
黏弹性
阻尼
层
圆柱壳
频率依赖性
有限元分析
振动频率与
阻尼
Keywords
viscoelastic damping layer
cylindrical shell
frequency dependence
finite element analysis
vibration frequency and damping
分类号
V214 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
TH113.1 [机械工程—机械设计及理论]
原文传递
题名
黏弹性复合材料结构阻尼性能的分析及优化设计
被引量：
1
3
作者
杨加明
杨水清
季开云
机构
南昌航空大学飞行器工程学院
出处
《南昌航空大学学报（自然科学版）》
CAS
2016年第2期16-21,共6页
基金
航空科学基金(2012ZA56001)
文摘
黏弹性阻尼层复合材料结构具备强度高及减震降噪特点。本研究以一阶剪切变形理论描述结构位移场,利用汉密尔顿原理推导出控制方程;以四边简支的黏弹性复合材料结构为例,满足其边界条件的振型解用Navier双三角函数表示;得到了结构的动态响应、固有频率和损耗因子;应用改进的遗传算法对黏弹性复合材料结构的损耗因子进行优化。优化结果表明,通过对纤维铺设角θ、黏弹性阻尼层与复合材料层厚度比λ和黏弹性阻尼层与复合材料层剪切模量比G_2的优化设计,明显增大了黏弹性复合材料结构的损耗因子,从而提高了其阻尼性能,达到了减震降噪的目的。
关键词
黏弹性
阻尼
层
阻尼
性能
损耗因子
遗传算法
优化设计
Keywords
viscoelastic damping layer
damping performance
loss factor
Genetic algorithms
optimization design
分类号
TB33 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
低速冲击激励下嵌入黏弹性阻尼芯层的纤维金属混杂层合板动态响应预测模型
被引量：
6
4
作者
李则霖
李晖
王东升
任朝晖
祖旭东
周晋
官忠伟
王相平
机构
东北大学机械工程与自动化学院
东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室
中国航发沈阳发动机研究所
利物浦大学工程学院
南京理工大学机械工程学院
西安交通大学机械工程学院
出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第6期1690-1699,共10页
基金
国家自然科学基金(51505070,51970530,U1708257)
中央高校基本科研业务费专项资金(N160313002,N160312001,N170302001,N180302004,N180703018,N180312012,N180313006)
装备预研重点实验室基金(6142905192512)资助项目。
文摘
本文首次从解析角度建立了低速冲击激励下嵌入黏弹性阻尼芯层的纤维金属混杂层合板动态响应预测模型.首先,结合经典层合板理论和冯·卡门假设,建立了嵌入黏弹性芯层的纤维金属混杂层合板弹性损伤本构关系.然后,将层合板受冲击时的变形分成接触和拉伸两个区域,在接触区域内,对金属层采用Von Mises失效准则,纤维层采用Tsai-Hill失效准则和对黏弹性层采用指数Drucker-Prager失效准则判断层合板损伤情况.考虑不同材料层对冲击动态响应的贡献来修正两个变形区域的位移公式,进而计算结构因弹性变形产生的应变能,以及接触区域因塑性变形消耗的能量,实现每次失效事件发生后各层材料的能量、位移和冲击接触力的理论求解,并给出了结构动态响应分析的具体流程图.最后,以嵌入Zn33黏弹性芯层的TA2钛合金混杂T300碳纤维/树脂层合板为研究对象,开展落锤冲击实验.验证结果表明,理论预测与测试获得的冲击接触力、位移响应以及冲击载荷-位移曲线吻合较好,且关注的峰值点计算误差最大不超过9%,进而验证了所提出的理论模型的有效性.
关键词
低速冲击
黏弹性
阻尼
芯
层
纤维金属
层
合板
动态响应
失效准则
Keywords
low-velocity impact
viscoelastic damping core
fiber-metal laminates
dynamic response
failure criteria
分类号
V257 [一般工业技术—材料科学与工程]
O313.4 [航空宇航科学与技术—航空宇航制造工程]
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职称材料
题名
空间桁架结构减振设计与试验验证
5
作者
骆海涛
富佳
王鹏
王巍
陈宁
机构
中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室
东北大学机械工程学院
出处
《噪声与振动控制》
CSCD
2019年第1期1-4,共4页
基金
国家自然科学基金资助项目(51505470)
中国科学院青年创新促进会
文摘
空间桁架结构由于管壁刚度大、末端载荷悬臂安装,传统直接敷加约束阻尼层的方法,减振效果并不明显。通过减振优化技术,设计出空间桁架和航天载荷的最优结构。这是一种打断长管结构,在打断后短管上敷加自由阻尼层,通过胶黏剂来进行连接。这种结构与直接在长管上敷加约束阻尼层的结构相比,减振效果更好,质量也更轻。采用B&K测试系统,对原始模型和打断长管新模型进行了振动试验过程中的数据采集,得到了空间桁架结构在X、Y、Z 3个方向上载荷测点的加速度响应情况。试验结果表明,打断长管方案结合敷加黏弹性约束阻尼层的方法结构简单、易于实现,能有效降低桁架末端航天载荷的振动水平,对其他空间结构的减振设计具有重要的借鉴意义。
关键词
振动与波
空间桁架结构
黏弹性
约束
阻尼
层
振动特性
加速度响应
Keywords
vibration and wave
spatial truss structure
viscoelastic constrained damping layer
vibration characteristics
acceleration response
分类号
TB535.1 [理学—物理]
V216.2 [理学—声学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
局部贴敷阻尼层空间管路有限元建模及贴敷位置优化
李家鑫
王栋
孙伟
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
2
局部贴敷黏弹性阻尼层圆柱壳振动频率与阻尼有限元分析
陈中石
孙伟
《航空动力学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
2
原文传递
3
黏弹性复合材料结构阻尼性能的分析及优化设计
杨加明
杨水清
季开云
《南昌航空大学学报（自然科学版）》
CAS
2016
1
下载PDF
职称材料
4
低速冲击激励下嵌入黏弹性阻尼芯层的纤维金属混杂层合板动态响应预测模型
李则霖
李晖
王东升
任朝晖
祖旭东
周晋
官忠伟
王相平
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2020
6
下载PDF
职称材料
5
空间桁架结构减振设计与试验验证
骆海涛
富佳
王鹏
王巍
陈宁
《噪声与振动控制》
CSCD
2019
0
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职称材料
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