复合材料有序多孔结构阻尼机理及振动控制

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1、硕士学位论文复合材料有序多孔结构阻尼机理及振动控制DAMPINGMECHANISMANDVIBRATIONCONTROLOFPERIODICCELLULARCOMPOSITESTRUCTURE陈云龙哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TB332学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文复合材料有序多孔结构阻尼机理及振动控制硕士研究生：陈云龙导师：马力教授申请学位：工程硕士学科、专业：航天工程所在单位：复合材料与结构研究所答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Class

2、ifiedIndex:TB332U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDAMPINGMECHANISMANDVIBRATIONCONTROLOFPERIODICCELLULARCOMPOSITESTRUCTURECandidate：ChenYunLongSupervisor：Prof.MaLiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SpaceEngineeringAffiliati

3、on：CenterofCompositeMaterialsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要作为一种划时代的机械超材料，负泊松比结构被国内外学者广泛研究。目前，有关负泊松比结构的设计制备、缓冲吸能、基本力学性能表征等方面的研究工作大量涌现，但对于该类结构阻尼减振性能的研究仍然处于探索阶段而鲜见报道。本文设计了二维和三维的双箭头型夹芯圆柱壳结构、双箭头型夹芯圆柱筒结构以及双箭头型负泊松

4、比减振方柱结构、六边形内凹蜂窝负泊松比减振方柱结构、双箭头型负泊松比减振圆环柱结构和六边形内凹蜂窝负泊松比减振圆环柱结构，通过基于模态应变能法的有限元方法分析其基本振动特性，探究其阻尼机理。为设计减振性能优良的曲面机械超材料结构和减振结构提供指导和技术支撑。主要包括一下内容：首先，采用二次热压成型法制备复合材料圆弧曲面壳、轴向波纹曲面壳和轴向波纹曲面筒结构，然后对其进行模态试验和有限元数值仿真。试验结果和有限元数值结果一致性良好，验证了有限元模型的准确性，为第三、四章研究双箭头夹芯圆柱壳体结构和负泊松比减振柱结构提

5、供有限元数值模拟方法。然后，设计了二维双箭头圆柱夹芯壳、二维双箭头圆柱夹芯筒、三维双箭头圆柱夹芯壳、三维双箭头圆柱夹芯筒四类结构，利用有限元软件结合模态应变能方法得出结构模态振型、固有频率和阻尼损耗因子，通过分析每种结构各阶阻尼贡献因子探究其阻尼减振机理，并与相对应的传统结构进行对比研究。二维双箭头纵向夹芯筒的阻尼损耗因子在2.0以上，而二维双箭头环向波纹夹芯筒阻尼损耗因子在2.5以上，每阶都较前者稍大，整体都随频率增加呈上升趋势，是一类合理高效的阻尼减振曲面结构。最后，设计了二维双箭头型阻尼减振方柱结构、六边形内

6、凹蜂窝阻尼减振方柱结构、二维双箭头型阻尼减振圆环柱结构和六边形内凹蜂窝阻尼减振圆环柱结构，利用ABAQUS有限元软件结合模态应变能方法得出结构模态振型、固有频率和阻尼损耗因子，通过分析每种结构的阻尼贡献因子探究其阻尼减振机理。分析不同特征角度配置对每种结构的基本振动特性和阻尼机理的影响。四种结构减振耗能性能均较好,但相比而言，75内凹角的二维内凹蜂窝减振方柱结构固有频率较大，阻尼性能也较好，其第六阶损耗因子到达了2.91的高值。此结构为剪切变形主导的减振结构，可以获得更大的阻尼损耗因子，是一种高阻尼的减振高效能机

7、械超材料结构。关键词：有序多孔结构；阻尼机理；振动控制；负泊松比；复合材料-I-AbstractAbstractAsanepoch-makinggenerationofmechanicalmetamaterials,auxeticmaterialshavebeenextensivelystudiedallovertheworld.Atpresent,anabundantmountofresearcheshaveconcentrateonthedesign,manufacturingtechniques,impact

8、energyabsorption,andbasicmechanicalperformance.However,thestudyonthevibrationanddampingperformanceofauxeticmaterialshasbeenstillinthepreliminarystageandrarelyreported.Inthisdissert