专栏名称: COMSOL 多物理场仿真技术
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学术前沿 | 在梁上粘贴声学黑洞的轻质阻尼层用于宽带减振

COMSOL 多物理场仿真技术  · 公众号  ·  · 2024-06-02 22:07

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受声学黑洞(ABH)效应的减厚和波聚焦特性的启发,提出了一种所谓的ABH阻尼层(ABHD),用于主体结构的宽带减振,不同于常用的均匀厚度阻尼层(UNID)。ABHD的重量较轻,振动抑制能力较强。它可以克服由于刚度降低而不能作为主要承重部件的缺陷。主梁结构和阻尼层均遵循季莫申科梁理论。空空间方法处理两层结构之间的连续性。分析揭示了UNID和ABHD在振动抑制特性上的差异,进一步显示了ABH的集波特性。给出了不同阻尼材料损失因子下ABHs的质量降低比。最后,通过实验验证了所提方法的正确性和设计ABHD方法的可行性。当材料损失系数等于1.0时,ABHD的阻尼层的重量比UNID减小30.8%。本研究利用ABH的应用,提供了一种轻量化、强抑振性能和宽带减振性能的工程设计新方法。

本文提出了一种新的阻尼设计方法ABHD,它比均匀阻尼层具有更轻的重量和更好的抑振能力。基于季莫申科梁理论和零空间方法计算了复合梁的振动特性,并通过实验进行了进一步的验证。分析了不同厚度和阻尼损耗因素,揭示了ABHD和UNID的抑振特性。

在该模型中,ABH效应在100-4000Hz之间占主导地位,当损失系数在0.1-1.0之间时,能量已被有效地耗散。阻尼材料的损耗性能在6000-8000Hz时占优势,在高频时局部振动增加。具体来说,当损耗系数低于0.6时,ABHD的衰减波段为100-4000Hz,其重量可以降低50 %。当损耗系数大于0.6时,ABHD仍具有在10-4000Hz范围内的减振能力,但建议略微增加阻尼厚度,其重量可比UNID降低25 %。实验结果表明,当阻尼材料的损失系数为1时,阻尼重量比UNID的重量减小了30.8 %。

本研究可为工程减振提供思路,也可扩展到板壳结构。


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