受载模式和内径对中空纤维阻尼性能的影响研究

本研究采用干-湿相转化法,用内径不同但壁厚相同的纺丝头通过调节纺丝时的参数(挤出速率、绕丝速率、内芯液流量),成功纺制出与纺丝头尺寸一致的中空纤维。并用动态热机械分析仪(DMA)的3种不同夹具(剪切、拉伸、单悬臂梁)对样品进行测试,研究内径和受载模式对中空纤维阻尼材料阻尼性能的影响。结果表明:壁厚相同,中空纤维具有自然支撑刚度时,中空纤维的内径越大阻尼性能越好,且3种夹具测试结果都符合这一规律,表明中空气囊对该中空纤维阻尼材料的结构阻尼确有附加阻尼效果。当对比同种样品不同受载模式的测试结果时,发现阻尼峰值呈剪切拉伸单悬臂梁,且玻璃化转变温度依次向低温方向移动。     

基于变密度方法约束阻尼层动力学性能优化

为了提高约束阻尼层结构动力学性能,针对约束阻尼板结构的约束阻尼层布局优化问题,采用变密度拓扑优化方法,以体积为约束函数、模态阻尼比为目标函数,研究了约束阻尼层的模态阻尼比的灵敏度,并对灵敏度的再分配进行滤波;引入MAC矩阵,对优化的模态振型进行跟踪,以保证对固定阶的模态进行优化.结果给出了约束阻尼层动力学性能的变密度拓扑优化设计方法,以及基于变密度方法约束阻尼层结构的最优拓扑构形,并与渐进法优化的结果进行对比.结果证明了该方法用于阻尼结构的优化设计具有很强的可行性,有一定的工程实用性.     

加筋板自由阻尼铺层的拓扑优化研究

为提高铺设自由阻尼层的加筋板结构的减振降噪性能,以阻尼层厚度为设计变量,结构模态损耗因子最大为目标,阻尼材料用量为约束对阻尼材料分布进行了拓扑优化。推导了模态损耗因子对阻尼层厚度的灵敏度,在此基础上使用移动渐近线(MMA)算法对优化问题进行求解。并探讨了阻尼材料的弹性模量,损耗因子和加强筋截面尺寸对拓扑优化结果的影响。     

主、被动振动控制一体化理论及技术(Ⅲ)--杂交阻尼

本文是系列讲座的第三篇,以智能材料组成的杂交阻尼为主,介绍有关杂交阻尼的研究成果。对杂交阻尼进行了分类,讨论和比较了各种类型的杂交阻尼,包括:阻尼层结构的配置、主动和可控约束层阻尼板的建模及性能比较;电流变和磁流变阻尼的基本概念及其在振动控制中的应用;可控压电传感阻尼的机理及存在的问题。讨论了杂交阻尼在航天结构中的应用前景及其主要研究课题。     

层合顺序对各向异性层合阻尼结构动态性能的影响

本文将各向异性设计引入层合阻尼薄板中，主要对几组阻尼层交替层合与集中阻尼芯层层合的各向异性阻尼结构的内耗和刚度的温频特性进行实验研究。为各向异性层合阻尼结构理论和轻量化高阻尼设计奠定基础。实验结果表明：在实验温度（0-70℃）和频率（1～200Hz）范围内。交替层合度影响不一定，结构的内耗和刚度的温度特性均优于集中阻尼芯层结构；而频率对结构内耗和刚与具体结构参数和结构总层数有关。     

约束阻尼层板的振动分析

约束阻尼层结构是一类利用阻尼层的剪切效应达到减振目的的结构。基于这一原理，本文分析了约束阻尼层板的振动。引入的位移模式中，考虑了附加部分对原结构运动的相对性和阻尼层的横向剪切效应，据此推导了约束阻尼层板的运动方程和边界条件。最后分析了简支矩形板的固有振动，讨论其振动特点。     

约束阻尼尼板的振动分析

约束阻尼层结构是一类利用阻尼层的剪切效应达到减振目的结构。基于这一原理，本文分析了约束阻尼层板的振动，引入的位移模式中，考虑了附加部分对原结构运动的相对性和阻尼层的横向剪切效应，据此推导了约束阻尼层板的运动方程和边界条件，最后分析了简支矩形板的固有振动，讨论其振动特点。     

层合阻尼薄板之各向异性参数对损耗因子的影响分析

运用各向异性层合阻尼结构理论分析方法和正交试验等分析方法。着重考察了各层纤维铺设角度。纵、横剪切模量和纵、横拉伸模量等各向异性参数对各向异性层合阻尼薄板阻尼性能参数——损耗因子的影响。结果表明：各向异性参数在不同的模态下对层合阻尼薄板损耗因子的影响力不同，其中。各向异性层纤维铺设角度的影响较为复杂。其影响力在不同层合阻尼结构、不同的模态下差异较大；而纵、横剪切模量、纵、横拉伸模量的影响力随着模态的升高逐渐增大。此外，通过对各向异性参数的变化影响进一步分析表明：各向异性参数的变化影响各有特点，具有结构优化的潜能。     

面向纤维增强复合材料低速冲击损伤的非线性混合模型

基于连续介质损伤力学提出了一种纤维增强复合材料(Fiber reinforced polyrner/plastic,FRP)结构低速冲击损伤预测的渐进损伤模型,包含非线性剪应力应变关系和归一化的混合模式基体损伤演化,用来预测复合材料层合板低速冲击损伤。模型区分了纤维拉伸/压缩、纤维间拉伸/压缩4种层内损伤以及层间分层损伤;纤维间损伤起始由Puck失效准则预测,损伤演化由断裂面上的等效应变控制,失效判定时考虑了就位效应对强度的影响;模型中加入单元特征长度以消除计算结果对网格密度的依赖性。以[45_4/-45_8/45_4],[0_3/45/-45]_S和[45/-45/0_2/90/45/0_2/-45/45]_3三种铺层的复合材料层合板为例,预测了不同冲击能量下复合材料层合板的低速冲击损伤响应参数,试验结果证明了本文模型的有效性。     

粘弹性材料参数随机性对PCLD板动力学特性的影响

使用分布参数传递函数方法研究了阻尼层粘弹性材料随机性对被动约束层阻尼(PCLD)板动力学特性的影响.首先从Hamilton原理出发建立了PCLD板的动力学方程,引入状态向量,建立了系统的状态空间方程,利用分布参数传递函数方法求解方程得到了四边简支PCLD板的固有频率和损耗因子.以粘弹性材料分数导数模型中的参数作为基本的随机变量,并假设其服从正态分布.使用Monte Carlo直接抽样法研究了材料参数的随机性对PCLD板结构固有频率和模态损耗因子的影响.计算结果表明,粘弹性材料参数的随机性对板动力学特性具有较大的影响,因此对PCLD结构采取随机分析是非常必要的.     

空心光纤埋入环氧树脂复合材料中的影响与应用研究

首次提出利用空心光纤灌注胶液的方法进行复合材料的自诊断与自修复.文中具体分析了空心光纤的传光机理,介绍了利用空心光纤进行复合材料断裂位置测量的原理、方法和实验研究.依据国家有关的复合材料测试标准对环氧树脂复合材料埋入与不埋空心光纤进行了对比实验,实验结果表明空心光纤埋入树脂基复合材料中对其性能的影响是比较小的.因此,该方法在工程结构中极有应用价值.最后,给出了正在进行的研究系统的一个应用事例.     

ZN-1型粘弹性阻尼材料模型参数修正研究

为了给被动约束阻尼（PCLD）结构的动力学分析提供更精确的粘弹性材料数学模型,进行了ZN-1型粘弹性阻尼材料模型参数修正的研究。以模型参数为优化变量,以PCLD悬臂梁固有频率和损耗因子的误差最小为优化目标,采用混合遗传算法修正了ZN-1型粘弹性阻尼材料模型参数。修正模型参数后PCLD梁动力学特性计算值比原始模型更接近于试验值。     

流变铸造法制备Al_2O_（3P）／ZA4－3复合材料的研究

为提高模用锌合金ＺＡ４－３的性能，扩大其应用范围，本项工作采用流变铸造法成功地制备了性能稳定的Ａｌ２Ｏ３Ｐ／ＺＡ４－３复合材料。对该材料进行了弯曲强度、冲击韧性、压缩强度、硬度及耐磨性等性能试验，结果表明：Ａｌ２Ｏ３ｐ的加入，使锌合金的压缩强度、室温和高温硬度以及耐磨性明显提高，其弯曲强度略有降低，而其冲击韧性下降了　。最后还讨论了成形工艺参数、颗粒含量和颗粒直径对该复合材料性能的影响。     

Al_2O_（3P）／Zn－Al复合材料的硬度与耐磨性能

研究了流变铸造法制备的Ａｌ２Ｏ３Ｐ／Ｚｎ－Ａｌ复合材料硬度和耐磨性能。结果表明Ａｌ２Ｏ３Ｐ的加入，提高了Ｚｎ－Ａｌ合金的室温和高温硬度，改善了其耐磨性能。颗粒体积含量增加，或者颗粒粒径的减小都将提高该复合材料的硬度和耐磨性，而试验温度的增加会引起其硬度的迅速降低。不过，Ａｌ２Ｏ３Ｐ的加入显著改善了Ｚｎ－Ａｌ合金耐高温性能。此外，文中还研究了淬火、回火或循环热处理对该复合材料硬度值的影响。     

基于响应面的框架式复材成型模具轻量化设计

针对框架式复合材料成型模具的轻量化设计,提出了一种基于响应面的优化方法。该方法将被优化的尺寸变量与优化目标分别作为输入与输出,通过灵敏度分析与试验设计等方法建立并拟合为对应的响应面模型,设定轻量化优化目标与约束条件后求解数学模型获得优化方案。通过将求解结果代入有限元模型计算比较验证该方案的准确性,并以某具体模具为例阐述了该方法的原理与过程。     

整体中空夹层复合材料力学性能的实验研究

研究了整体中空夹层复合材料的复合成型工艺,制作了满足要求的实验件。对整体中空夹层复合材料经、纬向的侧拉、侧压、平拉、平压、双层剪切和4点弯曲等性能进行了实验研究,获得了该种材料的主要力学性能参数,并与类似的蜂窝夹层材料部分力学性能进行了对比。分析了整体中空夹层复合材料经、纬向性能的差异以及材料的失效形式,得到了一些有益的结论,为该种材料的结构设计和性能分析奠定了重要的基础。     

"核——壳"IPN型聚丙烯酸酯类阻尼涂膜综合性能

本文合成了Poly(MMA-Co-AA-Co-HEMA)/Poly(BA-Co-HEMA)"核——壳"IPN型聚丙烯酸酯类水性涂料。用凝胶渗透色谱(GPC)、示差扫描量热仪(DSC)、动态粘弹谱(DMA)等表征手段分析IPN聚合物的分子量、组成和力学阻尼性能,对BA/MMA(软核/硬壳)IPN结构的水溶胶和MMA/BA(硬壳/软壳)IPN结构水溶胶作了对比研究,后者极其不稳定故应选择前者。同时用旋转粘度计测定该IPN水溶胶和水性涂料的流变性能,IPN水溶胶为牛顿型流体,而IPN水性涂料为假塑性流体。IPN水性涂料具有触变性,并能满足施工要求。经检测,该涂膜具有优良的综合性能。     

飞机复合材料气动冲击响应抑制技术研究

由于高频涡流的作用,飞机局部复合材料构件承受面外气动冲击载荷,产生累积疲劳损伤.本文通过在复合材料壁板表面粘贴压电驱动器,采用传感器测量构件在气动冲击下的响应,应用自适应振动前馈原理,控制驱动器的驱动应变,从而抑制其动态响应,达到减小累积疲劳损伤的目的.试验结果表明,主要模态的应变幅值能够得到有效抑制.     

提高空心细长轴磨削精度的措施

本文主要阐述了采用无缝钢管作为工件材料加工成空心细长轴,提高磨削精度的措施.