约束阻尼型风洞支杆设计与减振性能研究

论文摘要

风洞试验中试验模型常采取支杆尾部支撑方式,这种支撑结构刚度低、阻尼小,在气动载荷的作用下极易引起模型支撑系统的振动,尤其是进行大马赫数和大攻角风洞试验时,模型支撑系统所受气动载荷增加,将引起支杆的剧烈振动,影响试验参数的测量精度和试验装置安全。为抑制风洞支杆在风洞试验时的振动,提出一种结构简单、性能优良和适应性强的被动减振解决方案,研制约束阻尼型风洞支杆,从而抑制试验模型支撑系统的振动。首先,根据约束阻尼结构特性和风洞支杆的服役需求,进行约束阻尼型风洞支杆的概念设计。在风洞支杆等直段增加阻尼层和约束层构成约束阻尼结构,以吸收风洞支杆试验时产生的振动能量,通过粘弹性材料的阻尼性能和剪切耗能转化为热能耗散,通过约束层增加结构刚度进一步起到减振作用。基于约束阻尼型风洞支杆动态响应影响因素分析,建立约束阻尼结构的动态计算模型,推导其模态参数的理论计算公式。其次,分析约束阻尼型风洞支杆阻尼层粘弹性材料的动态力学性能,通过试验测试六种粘弹性材料的动态力学性能参数,根据参数测试结果优选阻尼层材料;硬质合金具有高弹性模量和高刚度,能够提高约束阻尼型风洞支杆刚度,减小振动,因此,选择硬质合金作为约束阻尼型风洞支杆的约束层材料;制备约束阻尼型轴类构件试样并进行模态试验,通过试验测试数据与约束阻尼结构模态参数理论计算结果的对比验证,证明约束阻尼型风洞支杆阻尼层和约束层材料选择正确合理。然后,对约束阻尼型风洞支杆进行结构参数优化设计,确定阻尼层外径Φ21.8mm,约束层外径Φ25mm;确定约束阻尼型风洞支杆的制备粘接工艺,制备约束阻尼型风洞支杆;通过有限元仿真校核约束阻尼型风洞支杆的结构强度,并进行优化。最后,对约束阻尼型风洞支杆和原结构风洞支杆进行有限元模态参数分析和谐响应分析,验证约束阻尼型风洞支杆的减振性能,与原结构风洞支杆相比约束阻尼型风洞支杆的阻尼比提高了20%,最大振幅减少了39%,减振效果优良。进行约束阻尼型风洞支杆和原结构风洞支杆的模态试验和地面试验,结果表明约束阻尼型风洞支杆的阻尼比提高了26%,一阶振动加速度最大值减少了22%,约束阻尼型风洞支杆模态参数增大,动态响应减小,约束阻尼型风洞支杆具有良好的减振性能。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 卜杨

导师: 刘战强

关键词: 约束阻尼结构,风洞支杆,减振性能,粘弹性材料

来源: 山东大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,航空航天科学与工程

单位: 山东大学

分类号: V211.74

总页数: 78

文件大小: 4579K

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