[发明专利]一种约束阻尼层结构振动计算方法

摘要

本发明公开一种约束阻尼层结构振动计算方法，从约束阻尼层减振降噪机理出发，利用统计能量分析中的阻尼损耗因子来反映约束阻尼层的阻尼效应，结合模态应变能法，通过迭代计算考虑阻尼层频变的剪切模量和材料损耗因子，建立大型约束阻尼层结构的振动计算方法，实现了约束阻尼层应用于大型结构减振降噪的预测评估和优化分析。计算效率明显提高，可实现大型约束阻尼层结构的振动仿真分析；考虑了阻尼层材料剪切模量和材料损耗因子的频变特性，仿真分析的精度也得到提高。利用该发明可以进行约束阻尼层敷设位置和结构参数的优化分析，预测约束阻尼层的减振降噪效果，对利用约束阻尼层进行工程结构的振动与噪声控制。

主权项

一种约束阻尼层结构振动计算方法，其步骤如下：(1)根据模态相似准则、边界条件和材料介质特性划分统计能量分析子系统；(2)建立每一个子系统裸板的有限元模型，进行模态应能分析，确定约束阻尼层在每一块板上的布置图；(3)选定约束阻尼层参数，建立每一个敷设约束阻尼层子系统复合板的有限元模型，进行模态应变能分析；利用模态应变能法，用弹性分析得到的实模态替代复模态，计算该子系统的第j阶模态损耗因子ηmodal,j=ηmatΦjRTKvRΦjRΦjRT(Ke+KvR)ΦjR]]>式中，ηmat——阻尼材料损耗因子，ΦjR——第j阶模态实特征向量，KvR——阻尼层刚度矩阵实部，Ke——弹性层刚度矩阵，上标T表示转置；考虑阻尼层材料剪切模量的频变特性，迭代计算该子系统的每一阶模态损耗因子，并将其转化为1/3倍频程下的阻尼损耗因子；(4)确定统计能量分析中结构在外荷载作用下的输入功率；(5)通过波传播系数来计算板与板之间线连接的耦合损耗因子；(6)假设该结构是具有n个子系统的线性保守耦合系统，根据每个子系统的储存能量、耗散能量和子系统间传递能量之间的关系，建立系统的统计能量分析功率平衡方程式中，ω——频率，ηk——子系统k的阻尼损耗因子，ηki——从子系统k到子系统i的耦合损耗因子，Pk——子系统k的输入功率，Ek——子系统k的振动能量；该方程为n维线性代数方程组，代入阻尼损耗因子、耦合损耗因子和外部输入功率，求解该功率平衡方程，即可得到各子系统的振动响应，进而可得到各子系统的均方振动速度。