粘滞性阻尼器的设计方法研究

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1、2007第九届全国振动理论及应用学术会议论文集2007.10.17～19粘滞性阻尼器的设计方法研究11221贾九红黄修长杜俭业汪玉华宏星（1上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240;2海军装备研究院舰船论证研究所北京100073)摘要：本文分析了冲击载荷作用下粘性流体阻尼器的工作原理，推导了阻尼力公式的表达式，运用落锤冲击试验确定了其中的参数。基于参数已知的阻尼力表达式选择了满足指标要求的阻尼器结构尺寸。由试验验证了所选样机结构尺寸的准确性并验证了理论推导的阻尼器数学模型的合理性，该模型提供了粘滞性

2、阻尼器设计的理论方法。关键词：粘性流体阻尼器冲击试验阻尼系数DesignandExperimentalResearchofViscousfluiddampers11221JiaJiuhong,HuangXiuchang,DuJianye,Wangyu,HuaHongxing(1.ShanghaiJiaotongUniversity,StateKeyLab.ofMechanicalSystemandVibration,Shanghai,2002402.InstituteofNavalVessels,NavalArmi

3、ngAcademy,Beijing,10073)Abstract：Theworkprincipleoftheviscousfluiddamperundershockloadisanalyzedandthedampingexpressionisderived，theparametersofwhicharedeterminedusingshocktests.Thedetailedstructureoftheshockdamperisdesignedaccordingtothedampingexpressionwitht

4、heknownparameters.Theshocktestsvalidatedtheveracityofthestructureandthecredibilityofthemodel，whichsuppliesantheoreticalwayforthedesignofthedamper.Keywords：viscousfluiddampersshocktestdampingcoefficient引言粘性流体阻尼器是一种对速度反应比较灵敏的设备，能够吸收、衰减振动和冲击的能量，从而减小结构的动力反应，减弱节点的局

5、部受力，达到保护受力设备的目的。因此，它是军事工程、机械工程和空间结构中很有应用前途的阻尼减振器件之一。粘性流体阻尼器目前使用比较多的阻尼材料是液压油（比如ENDINE公司和ACE公司的[1－2]产品）。但是由于液压油的温度升高时，其粘度显著下降，所以对于高冲击速度，大冲击行程的阻尼器，为了克服工作过程中由于温度升高导致的阻尼材料粘度下降的缺点，选用粘[3－5]温系数小、性能优异的硅油作为阻尼材料，是目前粘性流体阻尼器研究的一个重要方向。本文推导了一种结构形式的粘性硅油阻尼器阻尼力的理论公式。选择了几种不同活塞尺寸

6、进行试验，确定了阻尼力表达式中的参数。根据该公式设计了满足指标要求的样机，并进行试验验证。作者简介：贾九红（1979-），女，河南人，博士，从事振动控制方面的研究工作.E-mail:jhjia@sjtu.edu.cn(通讯联系人）8－91粘滞性阻尼器的设计方法研究12F(1阻尼力公式的推导本文研究的粘性流体阻尼器的工作行程是50mm，可承受的最大冲击速度是5m/s，最大阻尼力是2KN,活塞运动频率较低。阻尼材料选用性能稳定的硅油。结构形式选择双出杆式，活塞与缸壁之间留有间隙（见图1）。其工作原理是当阻尼器受到外界冲

7、击时，缸体与活塞产生相对运动，活塞一侧的容积变小，迫使粘性阻尼材料经过缸体与活塞之间的间隙流向体积增大的一侧。阻尼材料的剪切流动产生阻尼力来耗散冲击能量，从而达到缓冲的目的。为了分析硅油流体对活塞的阻尼力，从阻尼器缸体与活塞之间的流体取出一个微小长方体单元。一个面取至缸体内径，另一个面取至活塞的表面。由于两个面较小可以将其近似看作平行面，并且二者之间的距离为h（见图2）。则该微单元体的流动情况可以假设为两平行板之间的流动，其中一板静止不动，另一板突然以速度U运动。图1活塞结构示意图图2阻尼器间隙流体流动对于我们所考

8、虑的问题，速度可以写成以下表达式：Vuyti=(,)（1）其中u是x方向的速度，i是x方向的单位矢量。不计体积力的动量方程为：∂∂τuyxρ=（2）∂ty∂其中ρ是硅油的密度，τ是应力。速度的连续方程是：∇⋅=u0（3）[5]硅油的本构方程是：∂uτλ+=τμ"（4）yxyx∂y其中λ是硅油的松弛时间，μ动力粘性系数。从表达式（2）和（4）中删除τ向量得到：