导　　师： 何锃

学科专业： H0104

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华中科技大学

摘　　要： 在薄壁柔性结构，从简单的梁到复杂的太空设备，很多年来已广泛采用被动约束阻尼处理(pcld)来控制其振动和噪声。随着对振动和噪声控制日益增长的需要，阻尼材料变得非常重要。然而传统的pcld 结构存在两个非常显著的不足：其一是仅在很窄的频域和温域才具有较好的阻尼性能；其二是安装不便，劳动强度大。为了克服这些缺点，本文研究了一种新型的磁橡胶阻尼处理技术（mrld）.与pcld 不同，mrld的阻尼层由较软的磁橡胶制成。磁橡胶是通过磁引力直接吸附在钢制振动体上，而不是如同pcld 那样通过粘结。振动时，振动体与磁橡胶阻尼层间产生相对运动，摩擦做功将动能转化为热能耗散掉。因此，mrld 通过摩擦耗能和阻尼层剪切耗能共同作用。而pcld 仅通过阻尼层剪切耗能。 本文首先推导了几种形式的pcld 梁在任意频率简谐激励下振动响应的求解方法。其中一种是对cum 经典法进行改进，得到振动响应的精确解。对于单层夹心结构，需要获得一个三次方程的解的通式。对于双层夹心结构，需要获得一个四次方程的解的通式。还在假设函数法基础上，2 次应用最小能量原理，得到未知个数缩减的方程组，用来计算多块局部约束阻尼梁的振动响应。此外，还采用假设函数法推导了任意频率简谐激励下，求解pcld处理板和圆柱壳的振动响应的分析模型。其次，由于mrld 结构振动时，其滑移区域随振幅和时间t 变化，其振动响应难以求解。故本文基于周期耗能相等原理，引入等价阻尼的概念，采用等价阻尼技术来估计mrld 结构的模态损耗因子。最后，采用所提出的mrld振动分析模型，从理论和实验上研究了mrld 结构的阻尼机理和阻尼现象。得到如下有价值的结论。 1）激励力f 对mrld的阻尼性能具有显著影响,而对pcld的阻尼无影响。当小于一个临界值（约等于0.8255），在开始发生滑移的阶段，随激励力的增加近似线形增加，增加到一个峰值后，进一步增加激励力，将降低，使得mrld的阻尼反倒低于pcld.激励力f 存在一个有效区域,在该区域内mrld的阻尼好于pcld. 然而，当大于临界值，只要发生滑移，mrld的阻尼将低于pcld. 对于不同的几何和物理参数，临界值是相同的。采用二次抛物线理论证明了约为0.8255 。 2）在给定激励下，当较小时，mrld 与pcld的阻尼一样。增加引起阻尼层滑移，在增加的开始阶段，mrld 表现出比pcld 更好的阻尼特性,但进一步提高，mrld的阻尼性能开始降低并将低于pcld。此外，增加激励力，使mrld的阻尼大于pcld 阻尼的有效剪切模量的区域向剪切模量小的方向移动；所对应最大阻尼的剪切模量也如此。 3）在给定激励下，随着摩擦力fs 变化，存在一个峰值。摩擦力fs 主要是通过改变阻尼层发生滑移的区域来影响mrld的阻尼。在同一模态，尽管激励力不同，但所能获得的最大损耗因子是一样的。 4）对于mrld 圆柱壳，在本文给定数据下，简支壳的前11 阶模态频率在1000-3365hz的这个较宽频带内，各模态发生滑移的起滑激励力f0的差异仅在3-4 倍以内；而激振力f约在16-20 倍的f0 范围内，mrld 均可获得比pcld 要好的阻尼，表明mrld 壳可同时对宽频振动有良好的阻尼改进效果。对于mrld 板则难以对宽频振动同时获得良好的阻尼改进效果。 上述这些研究有助于了解mrld的优缺点并给实际应用提供指导。

关 键 词： 薄壁柔性结构 阻尼材料 磁橡胶约束 阻尼特性 振动响应 精确解 阻尼性能

分 类 号： [TU33]

领　　域： [建筑科学]