手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
在與艦艇聲隱身相關的三大噪聲源的控制技術中，船用主動力裝置和輔助機械振動噪聲的控制占著重要的地位，因此新型減振材料和新型隔振結構不斷涌現，如船用鋼絲繩隔振器和空氣彈簧等。夾芯復合材料基座因其具有良好的阻尼特性和結構形式的可設計性，近年來也在設備振動控制領域得到了足夠的重視。在基座的隔振設計中，一方面，作為隔振器，要求系統的固有頻率很低，通常被動隔振裝置在外擾頻率大于固有頻率的2倍時才能起隔振作用，但是對低頻外擾，隔振系統的固有頻率很難滿足這一要求；另一方面，基座作為支撐結構，為了保證設備的安裝精度和支撐系統的穩定性，又要求有足夠的支撐結構剛度，所以在設計被動隔振系統時，不可避免地采用折中的辦法，即犧牲一部分的隔振效果，以提高支撐系統的穩定性。有限元分析復合材料基座的夾芯阻尼材料可以使系統獲得較好的隔振效果，而纖維增強復合材料的彈性模量僅為鋼材的1/10，所以需要合理設計復合材料基座結構，使基座滿足強度、剛度要求。
文中提出兩種夾芯復合材料基座設計方案。第一種方案：如圖1所示，面板由纖維復合材料層1、2構成，并由結構3支撐，在兩層之間的空腔中填充隔振阻尼材料4，可以選擇各種發泡隔振材料，如發泡聚氨酯橡膠，并可以根據關心的振動頻率來確定材料的厚度和孔隙率。第二種方案：如圖2所示，基座面板由纖維復合材料層1、2構成，并由結構5支撐，在兩層之間的空腔中填充隔振阻尼材料4，支撐結構5可加大基座的彎曲強度和剛度，此方案與方案一比較，具有更好的柔度特性。
復合材料基座結構的剛度由支撐結構和夾芯材料提供，由于纖維增強復合材料的彈性模量遠大于芯材，考慮芯材體積變形很小，因此主要對基座支撐框架結構的剛度特性進行討論。在承受載荷作用時，基座的力學性能由纖維增強復合材料支撐方向的剛度決定。由于支撐的纖維鋪層層數和厚度直接影響支撐厚度，因而是影響基座尤其是方案一所示基座剛度的主要因素。此外，鋪層角度對基座剛度也有影響。沿支撐方向為y軸，垂直支撐方向為z軸建立坐標系。在該坐標系原點建立另一個坐標系，其中沿纖維主方向為1軸，垂直纖維主方向為2軸。
方案二所示的復合材料基座結構，在承受載荷作用時，其變形和應力則由支撐結構的彎曲側向剛度決定。考慮如圖3所示受力狀況下，支撐厚度為h的弧形支撐柱。取中曲面作為坐標曲面，R是中曲面的曲率半徑。設撓度為支撐厚度的同階小量，支撐內與中曲面距離z的任一點的徑向坐標是r，則該點徑向、環向和軸向位移u，v，w。
通過分析，改變基座復合材料面板的鋪層方式，對基座的靜剛度影響很小。上下復合材料面板采用90°/0°/90°/0°/90°(與坐標系x方向夾角)正交鋪層，垂直支撐采用90°/0°/90°/0°/90°(與坐標系z方向夾角)正交鋪層，其變形云圖和應力云圖如圖4、5所示。從圖可知，基座的最大變形為0.151mm，出現在面板中部和支撐頂部，最大應力為13.9MPa，出現在支撐與面板連接角隅處，此時基座框架的靜剛度為8.219MPa/mm。
當直支撐采用單向鋪層時，鋪層角度對基座力學性能的影響如表1所示，Ez在θ=0°時取得極大值。由式(1)可得單向鋪層方向對基座靜剛度影響較大，隨著鋪層角度增大，基座靜剛度減小，但支撐變形顯著增大;在均布面載荷作用下，基座最大應力出現在面板和支撐連接的角隅處，而且隨著鋪層角度增大，應力增大。從變形云圖上可以看出，當鋪層角度增大時，支撐變形向y正方向傾斜，到45°后又慢慢回復到均勻變形狀態，這主要是由于纖維主方向改變，引起剛度矩陣的變化。當鋪層角度從45°繼續增大時，由于垂向剛度是與鋪層角度的三角函數有關，所以對基座變形影響變小。
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司www.bj-home.net，轉載請注明出處和相關鏈接！