识别黏弹性阻尼材料力学参数用约束阻尼试件设计方法

摘要/Abstract

摘要： 悬臂梁弯曲共振法识别刚度较低的黏弹性阻尼材料力学参数的实验中常以约束阻尼结构试件为实验对象，试件设计的合理程度直接关系到材料力学参数的测试精度。为了更好地指导试件设计，根据灵敏度分析法提出了影响系数的概念，并将其应用于分析试件的厚度比、共振频率比、密度比、损耗因子等参数的测量误差对黏弹性材料力学参数测试精度的影响中，进而为试件的设计提供了一些有重要工程价值的技术指标。最后，基于悬臂梁弯曲共振法实验理论，分析得到适合使用约束阻尼结构试件识别其力学参数的黏弹性阻尼材料。

关键词: 黏弹性阻尼材料, 试件设计, 灵敏度分析, 影响系数, 约束阻尼结构

Abstract: The sandwich specimens with supplemental structural damping were frequently used in the measurement of mechanics parameters of viscoelastic material with low stiffness through flexural resonating cantilever beam method (FRCBM), so appropriate designed specimens might assure the accuracy of experimental results. Through sensitivity analysis, influence coefficient was proposed and used in the precision analysis of experimental results which were affected by the measurement accuracy of thickness ratio, resonance frequency ratio, density ratio and loss factor of the specimen, and some significant technical specifications were proposed to help design specimens. Finally, the applicability of the sandwich specimens used in the measurement of viscoelastic material's mechanics parameters through FRCBM was analyzed.

Key words: viscoelastic material, specimen design, sensitivity analysis, influential coefficient, constrained damping structure

中图分类号:

王超, 吕振华, 顾叶青. 识别黏弹性阻尼材料力学参数用约束阻尼试件设计方法[J]. 中国机械工程.

Wang Chao, Lü Zhenhua, Gu Yeqing. Design Methods of Constrained Damping Specimen Used in Measurement of Viscoelastic Damping Material's Mechanics Parameters[J]. China Mechanical Engineering.

参考文献

[1]庞剑，谌刚，何华. 汽车噪声与振动——理论与应用[M]. 北京：北京理工大学出版社，2006.

[2]戴德沛. 阻尼技术的工程应用[M]. 北京：清华大学出版社，2004.

[3]GJB 981-1990.黏弹性阻尼材料强迫非共振型动态测试方法[S].北京：中国标准出版社，1991.

[4]ASTM E756-05. Standard Test Method for Measuring Vibration Damping Properties of Materials[S]. New York ：American National Standards Institute, 2010.

[5]GB/T 16406-1996.声学材料阻尼性能的弯曲共振测试方法[S]. 北京：中国标准出版社，1996.

[6]Ghiringhelli G L, Terraneo M. Analytically Driven Experimental Characterization of Damping in Viscoelastic Materials[J]. Aerospace Science and Technology, 2015, 40: 75-85.

[7]Caracciolo R, Gasparetto A, Giovagnoni M. An Experimental Technique for Complete Dynamic Characterization of a Viscoelastic Material[J]. Journal of Sound and Vibration, 2004, 272(3/5): 1013-1032.

[8]胡卫强，王敏庆，刘志宏. 悬臂梁弯曲共振法自由阻尼结构试件设计研究[J]. 实验力学，2008, 23(3): 241-247.

Hu Weiqiang, Wang Minqing, Liu Zhihong. Study of the Design of Free-damping form Specimen in Resonance Method[J]. Journal of Experimental Mechanics, 2008, 23(3): 241-247.

[9]胡卫强，王敏庆，刘志宏. 基底层阻尼对悬臂梁弯曲共振法测量结果的影响分析[J]. 振动与冲击, 2008, 27(6):170-172.

Hu Weiqiang, Wang Minqing, Liu Zhihong. Influence of Based-beam Damping on Test Results of Resonance Method[J]. Journal of Vibration and Shock, 2008, 27(6):170-172.

[10]马少璞，王敏庆，胡卫强，等.对称夹层结构的共振梁法理论误差研究[J]. 噪声与振动控制, 2008, 28(4):38-41.

Ma Shaopu, Wang Minqing, Hu Weiqiang, et al. Study on Theoretical Error of the Resonance Beam Testing Method about Sandwich Specimen[J]. Journal of Noise and Vibration Control, 2008, 28(4):38-41.

[11]朱蓓丽，沈庆元. 黏弹性材料复剪切模量的测量及误差分析[J]. 噪声与振动控制, 1999(6):38-41.

Zhu Beili, Shen Qingyuan. Measurement of the Viscoelastic Material's Complex Shear Modulus and the Error Analysis[J]. Journal of Noise and Vibration Control, 1999(6):38-41.

[1]	陈龙;朱颖;徐力;张高朋. 基于权重灵敏度分析的结构形状等几何优化方法[J]. 中国机械工程, 2020, 31(11): 1306-1314.
[2]	吕凤鹏;李朝阳;黄健;陈兵奎. RV减速器转臂轴承的优化设计[J]. 中国机械工程, 2020, 31(09): 1043-1048.
[3]	许焕卫；李沐峰；王鑫；胡聪；张遂川. 基于灵敏度分析的区间不确定性稳健设计[J]. 中国机械工程, 2019, 30(13): 1545-1551.
[4]	王连东1;刘超1,2;刘恒1;王晓迪3;王志鹏1. 芯轴外径对大变形推压-拉拔复合缩径的影响[J]. 中国机械工程, 2018, 29(17): 2131-2136.
[5]	周兵;陈逸彬;耿元;任程远. 互联悬架液压参数灵敏度分析及优化[J]. 中国机械工程, 2017, 28(19): 2269-2274.
[6]	李杨1,2,3;吴运新1,2,3;龚海1,2,3;刘磊1,2,3. 中子谱仪样品台几何误差建模和灵敏度分析[J]. 中国机械工程, 2017, 28(19): 2305-2310.
[7]	秦训鹏1,2;冯佳伟1,2;王永亮1,2;金磊1,2. 基于响应面方法的微型车车门模态分析与优化[J]. 中国机械工程, 2017, 28(14): 1690-1695.
[8]	李宇鹏, 孙洪胜, 许亚钢. 基于TOPSIS法的大型床身优选设计[J]. 中国机械工程, 2017, 28(03): 279-285,293.
[9]	贺红林, 陶结, 刘尧弟, 凌普. 基于渐进法的约束阻尼结构拓扑多目标动力学优化[J]. 中国机械工程, 2016, 27(17): 2310-2315,2321.
[10]	王长科, 阳光武, 朱涛, 于金朋. 车体设计参数对车体垂向弯曲振动频率的灵敏度分析[J]. 中国机械工程, 2016, 27(16): 2267-2271.
[11]	刘柏希, 王文军, 聂松辉. RV减速器扭转振动的固有特性及灵敏度分析[J]. 中国机械工程, 2016, 27(03): 323-327.
[12]	张鹏, 王浩, 陈黎卿. 基于灵敏度分析的某扭力梁悬架的优化[J]. 中国机械工程, 2016, 27(01): 46-51.
[13]	胡朝辉, 于万元, 陈少伟, 曾土伟, 李光耀, 袁智军. 基于区域灵敏度及空间多层形貌的车身设计[J]. 中国机械工程, 2015, 26(19): 2687-2692.
[14]	林述温;吴城汀;林清锋. 数控机床旋转轴误差的快速测量与辨识新方法[J]. 中国机械工程, 2014, 25(9): 1169-1174.
[15]	谢志江, 王成非, 史浩明, 王俊杰, 游诗茂. 基于影响系数的6-PUS并联机构逆向运动学分析[J]. 中国机械工程, 2014, 25(24): 3348-3352.