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金属橡胶本构关系与动态响应的理论及实验研究 学位论文库
学位论文 | 2017 | Mentor:吴九汇
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Abstract :

金属橡胶材料具有超轻、高比强/刚度、耐高温和阻尼减振等优良性能,其在汽车工业、航空航天、高速铁路和军事等领域得到了广泛应用。由于金属橡胶材料的空间网状结构特征,其内部结构错综复杂,对其动态力学特性的理论及实验研究就具有一定的复杂性。因此,本文通过对金属橡胶制备的工艺改进,结合金属橡胶的结构形态特点,采用理论分析与实验验证相结合的方法,分别研究了金属橡胶的本构关系与动态响应特性。本文主要研究内容如下: 首先,以提高金属橡胶生产效率为主要目标,对原有绕丝设备进行技术改进。通过加入行程丝杠改进了手动绕丝机单纯依靠丝辊重力分量进行送丝的机构,使送丝更加稳定均匀;在丝杠与动力部分之间接入变速齿轮箱,利用传动比的调整有效扩展绕丝机加工丝径尺寸的适用范围;利用三爪夹头约束丝轴,避免了因手动绕丝机丝轴约束不牢靠而造成的安全问题。以上对金属橡胶制备设备的改进大大提高了金属橡胶的生产效率,为后续金属橡胶动态特性研究夯实基础。 其次,基于金属橡胶耗能机理,通过量纲分析与实验研究相结合的方式,定量得到了金属橡胶的动态本构关系。结合工程应用,选取金属橡胶的密度、金属丝丝径、金属橡胶构件装夹时所受的预紧力、进行动态实验时的频率与激振力作为影响因素,以金属橡胶试件的动态模量(动态刚度)作为研究对象,以正弦扫频实验数据为载体,定性分析了上述因素对研究对象的影响规律,并运用量纲分析法定量得出了金属橡胶动态本构关系。 最后,提出了金属橡胶的广义回归神经网络理论模型,来预测其振动响应特性,实验验证了该模型的正确性,并研究了丝径混合型金属橡胶振动响应特性。研究证明,混合型金属橡胶由于具有大丝径和小丝径的双重优点,解决了大丝径传递率高、小丝径不耐久的问题;且经过与实验结果相比对,验证了运用广义回归神经网络算法预测金属橡胶构件传递率的方法是正确的、有效的。 本研究为金属橡胶的工程应用提供了一定的理论基础,具有重要的工程应用价值。

Keyword :

本构关系 广义回归神经网络 金属橡胶 实验研究 制备工艺

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GB/T 7714 吴帅 . 金属橡胶本构关系与动态响应的理论及实验研究 [D]. , .
MLA 吴帅 . "金属橡胶本构关系与动态响应的理论及实验研究" . , .
APA 吴帅 . 金属橡胶本构关系与动态响应的理论及实验研究 . , .
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一种防振锤 incoPat
专利 | 2016-09-14 | CN201610824861.0
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Abstract :

本发明公开了一种防振锤,涉及线缆防振技术领域,为解决现有防振锤对线缆的振动控制效果不好以及寿命较短、质量较大的问题而发明。该防振锤包括连接件,所述连接件用于与架空线缆连接,所述连接件上固定有弹性件,所述弹性件上固定有锤头,当所述连接件振动时,在所述锤头惯性力的作用下,所述弹性件可发生弯曲变形,所述弹性件由金属橡胶材料制作。本发明防振锤用于对架空线缆的振动进行控制。

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GB/T 7714 耿力 , 彭康 , 张陵 et al. 一种防振锤 : CN201610824861.0[P]. | 2016-09-14 .
MLA 耿力 et al. "一种防振锤" : CN201610824861.0. | 2016-09-14 .
APA 耿力 , 彭康 , 张陵 , 吴新桥 , 高见 , 程建伟 et al. 一种防振锤 : CN201610824861.0. | 2016-09-14 .
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一种防振锤 incoPat
专利 | 2016-09-14 | CN201621057100.9
Abstract&Keyword Cite

Abstract :

本实用新型公开了一种防振锤,涉及线缆防振技术领域,为解决现有防振锤对线缆的振动控制效果不好以及寿命较短、质量较大的问题而发明。该防振锤包括连接件,所述连接件用于与架空线缆连接,所述连接件上固定有弹性件,所述弹性件上固定有锤头,当所述连接件振动时,在所述锤头惯性力的作用下,所述弹性件可发生弯曲变形,所述弹性件由金属橡胶材料制作。本实用新型防振锤用于对架空线缆的振动进行控制。

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GB/T 7714 耿力 , 彭康 , 张陵 et al. 一种防振锤 : CN201621057100.9[P]. | 2016-09-14 .
MLA 耿力 et al. "一种防振锤" : CN201621057100.9. | 2016-09-14 .
APA 耿力 , 彭康 , 张陵 , 吴新桥 , 高见 , 程建伟 et al. 一种防振锤 : CN201621057100.9. | 2016-09-14 .
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星载金属橡胶隔振器力学性能及应用的试验与数值分析 学位论文库
学位论文 | 2016
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Abstract :

金属橡胶是一种均质弹性多孔材料。当其受到压缩变形后,由于内部金属丝之间相互的干摩擦而起到了耗能减振的效果。由于金属橡胶材料有抗高低温、抗腐蚀、不易老化、强度高和寿命长等优点,所以在许多特殊工作环境下、尤其是太空环境,金属橡胶材料取代了传统橡胶,用其作为隔振器材料。但是,由于金属橡胶材料的本构模型具有很强的非线性,这给金属橡胶材料及其应用研究带来了一定的困难。因此本文以星载金属橡胶隔振器的隔振性能及效果为研究目标,开展了金属橡胶材料材质性能的试验研究、金属橡胶隔振器的元器件试验研究与数值模拟,以及星载金属橡胶隔振器组合体的动力学数值仿真和分析。通过理论分析、数值模拟和试验研究,取得了以下主要研究成果和富有新意的研究结论: 主要研究内容包括以下几个方面: 首先,对金属橡胶材料进行了静力学试验。探究了金属橡胶材料相对密度、加载速率、加载振幅和材料预变形对材料刚度和耗能系数的影响。并通过MATLAB 软件对金属橡胶材料静力学模型进行了数值仿真,给出了材质参数对其滞回特性曲线的影响。 其次,对金属橡胶材料进行了动力学试验。探究了金属橡胶材料相对密度、预紧量和加载振幅对材料刚度和阻尼的影响。并使用MATLAB 软件采用修正等效阻尼法对不同相对密度金属橡胶隔振器进行了动力学数值仿真。通过对金属橡胶隔振器的振动台试验,研究了预紧量、相对密度和激振力对加速度传递率和频率比的影响,阐述了材质与元器件结构参数对动力学滞回曲线的影响。 再次,建立了采用非线性弹簧combin39和间隙阻尼弹簧combin40组合的有限元模型来模拟星载非线性金属橡胶隔振器。通过计算隔振器的加速度传递率并与试验作对比,探索了有限元模型与计算方法的准确性。此外,还计算和研究了等效粘性阻尼系数和隔振器刚度对星载金属橡胶隔振器传递率的影响。 最后,建立了星载隔振装置组合体的有限元模型并对其进行了隔振特性的动力学计算机仿真。计算了高精摄像装置在稳态正弦激励下的加速度传递率和在白噪声随机激励下的功率谱密度。同时还计算分析了金属橡胶隔振器阻尼和刚度对整个系统加速度功率谱密度的影响。 通过本文,金属橡胶隔振器及其隔振效能的研究工作,所得研究成果为星载金属橡胶隔振器工程设计提供了若干富有新意且可供设计参考的研究结论。

Keyword :

非线性 金属橡胶 有限元分析 滞回曲线试验

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GB/T 7714 王珂 . 星载金属橡胶隔振器力学性能及应用的试验与数值分析 [D]. , .
MLA 王珂 . "星载金属橡胶隔振器力学性能及应用的试验与数值分析" . , .
APA 王珂 . 星载金属橡胶隔振器力学性能及应用的试验与数值分析 . , .
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多孔金属材料常声压与高声压级条件下吸声特性研究 学位论文库
学位论文 | 2013 | Mentor:吴九汇
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Abstract :

超轻多孔金属材料是近年来迅速发展的一类新型材料,由于其高刚比强度、轻质、等良好特性,使得其在汽车、铁路、舰船、航天航空、石油化工、电子等领域中有广泛应用前景,成为相关领域的研究热点之一。本文课题来源于国家重大基础研究计划(973)项目(编号:2011CB610306),以多孔金属材料为研究对象,通过理论建模、数值计算、实验测试等方法,深入研究多孔金属材料的常声压及高声压级条件下的吸声性能。本文主要用类比湍流的处理方法,研究多孔金属材料的吸声特性,为多孔金属纤维材料在高声强环境的应用和设计提供理论依据参考,也为多孔金属材料在相关领域消声降噪的广泛应用提供重要的理论和实验依据。本文的主要创新点及研究内容如下:首先,本文总结了现有的多孔金属材料在常声压级和高声压级现有吸声理论模型的特点和不足。在此基础上以金属橡胶材料这一多孔金属材料作为研究对象,基于湍流模型的类比分析,将Kolmogorov湍流理论中的两个假设运用到多孔金属材料吸声特性的分析中,推导了多孔金属材料的能量耗散率等相关参量,同时进行了相关的理论计算分析,所得结论与现有文献的相关结果吻合良好,验证了基于湍流理论分析多孔金属材料吸声特性的合理性。其次,对于现有的多孔金属材料在高声压级条件下的吸声性能的研究比较匮乏的状况,开展了在高声压级条件下多孔金属材料吸声特性的理论研究和实验研究。在多孔金属材料常声压级下吸声特性研究的基础上,以多孔金属纤维材料在航空航天发动机涵道消声声衬中的应用为工程背景,建立多孔金属材料在高声压级条件下的吸声模型,将理论计算结果和现有文献的结果进行对比,验证理论模型的正确性。进而从理论上分析有限厚度多孔金属材料在高声压级条件下的吸声特性,并考察了再高声压级条件下多孔金属材料的丝径、孔隙率以及不同边界条件对其吸声特性的影响。 最后,利用所在系所自行研制的高声压级多孔金属材料吸声特性测试装置,对多孔金属纤维材料在不同高声压级下的特性进行实验测试研究。在高声压级条件下,分别对多孔金属材料的吸声特性受不同材料丝径、边界条件、孔隙率等的影响规律进行实验研究,进一步验证理论模型的正确性。本文理论分析结果与实验研究结果,对多孔金属材料在航空发动机等领域中的应用具有重要的理论和实际工程应用价值。

Keyword :

多孔金属材料Kolmogorov湍流理论高声压级吸声特性

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GB/T 7714 胡志平 . 多孔金属材料常声压与高声压级条件下吸声特性研究 [D]. , .
MLA 胡志平 . "多孔金属材料常声压与高声压级条件下吸声特性研究" . , .
APA 胡志平 . 多孔金属材料常声压与高声压级条件下吸声特性研究 . , .
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稳态激励下圆锥形金属橡胶元件动态性能的研究 学位论文库
学位论文 | 2012 | Mentor:奚延辉
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Abstract :

金属橡胶材料是一种由金属丝制成的干摩擦非线性阻尼材料,这种弹性多孔材料具有优良的减振特性。相对于橡胶而言,它具有很强的环境适应能力,耐高温低温、耐腐蚀,阻尼特性受温度变化影响很小,因而在航空航天、国防工业、民用商品等领域具有较广泛的应用前景。目前,国内对金属橡胶材料的理论建模和分析大部分是针对圆柱形金属橡胶试件,且主要以静载或冲击载荷实验的数据为基础。诸如圆锥形、椭球形等形状复杂的试件研究很少,而圆锥形金属橡胶相对于空心圆柱形金属橡胶而言,几何变形优良并能有效弥补残余变形影响。本文主要通过大量稳态激励实验来研究圆锥形金属橡胶动力学性能及其影响参数,并建立圆锥形金属橡胶理论模型,围绕这一目的,本文主要进行了以下研究工作:重新设计了用于制作金属橡胶的绕丝机,以提高绕丝效率及可靠性。对11组圆锥形金属橡胶构成的振动系统分别进行了稳态正弦激励实验,并对所获得的大量实验数据进行了处理和分析,研究了圆锥角、材料密度、激励力等参数对圆锥形金属橡胶刚度和阻尼的影响规律。建立了圆锥形金属橡胶元件的经验模型。经验模型中刚度和阻尼均为无量纲振幅的三次多项式函数,该模型反映了特定锥角和密度下元件的力学性能,可用于圆锥形金属橡胶试件的快速设计。建立了圆锥形金属橡胶元件的理论模型。理论模型则从材料的微观组织结构出发,利用微弹簧的思想建立了元件刚度求解模型,并结合系统理论计算和实验测得的振动响应,识别得到模型参数。该模型能够反映金属丝材料,金属橡胶元件密度、几何尺寸等对圆锥形金属橡胶材料动态参数的影响。通过实验结果的对比验证,本文建立的圆锥形金属橡胶经验模型和理论模型,均能较好地预估系统的振动响应。

Keyword :

刚度 金属橡胶 理论模型 稳态激励 阻尼

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GB/T 7714 张剑 . 稳态激励下圆锥形金属橡胶元件动态性能的研究 [D]. , .
MLA 张剑 . "稳态激励下圆锥形金属橡胶元件动态性能的研究" . , .
APA 张剑 . 稳态激励下圆锥形金属橡胶元件动态性能的研究 . , .
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金属橡胶非线性干摩擦副的接触作用机理及其仿真结果分析 CSCD PKU
期刊论文 | 2011 , (7) , 77-81 | 振动与冲击
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Abstract :

从金属橡胶材料的干摩擦阻尼产生的机理人手,提出了一种全新的金属橡胶非线性干摩擦结构单元力学模型,该结构单元由一对带有轴向和径向两个方向的弹性元件构成,它们既表示了金属丝之间的摩擦特性,同时也表示了螺线卷线匝在受力变形时的弹性特征.以建立的金属橡胶材料力学模型为基础,采用多个摩擦副单元串联组成的结构,深入研究了线匝的摩擦接触,通过对结构单元组成系统的计算机模拟仿真,对金属橡胶元件在不同载荷作用下的滞迟回线进行了深入地分析和研究,在静态载荷作用下,研究了结构单元的摩擦系数、结构单元的摩擦角对金属橡胶结构摩擦耗能的影响,在动态载荷作用下,研究了载荷的幅值、载荷的频率、载荷的初始相位对摩擦耗能的影响,此项研究工作大大减少了静态和动态试验方面的工作.

Keyword :

金属橡胶 静动态载荷 摩擦副 摩擦角 摩擦系数 滞迟回线

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GB/T 7714 李宇燕 , 黄协清 , 宋凯 . 金属橡胶非线性干摩擦副的接触作用机理及其仿真结果分析 [J]. | 振动与冲击 , 2011 , (7) : 77-81 .
MLA 李宇燕 et al. "金属橡胶非线性干摩擦副的接触作用机理及其仿真结果分析" . | 振动与冲击 7 (2011) : 77-81 .
APA 李宇燕 , 黄协清 , 宋凯 . 金属橡胶非线性干摩擦副的接触作用机理及其仿真结果分析 . | 振动与冲击 , 2011 , (7) , 77-81 .
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基于BP神经网络的金属橡胶本构关系的预估方法 CSCD PKU
期刊论文 | 2011 , (5) , 1128-1134 | 航空动力学报
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Abstract :

采用BP(back propagation)神经网络算法对金属橡胶的本构关系系数进行学习训练,对BP神经网络做了比较详细的介绍,讨论了如何运用神经网络去预估金属橡胶的非线性本构关系系数,选择了BP神经网络参量,通过对金属橡胶的静态压缩实验数据进行参数识别,获得仅材料密度变化、材料密度和形状因子两种因素同时变化两种情况的BP神经网络预估模型,从而实现了对金属橡胶材料非线性本构关系的预估,通过实验进行验证,发现理论与实验结果吻合较好,说明采用BP神经网络预估金属橡胶材料的非线性本构关系是可行的.

Keyword :

BP(back propagation)神经网络 本构关系 金属橡胶 密度 形状因子

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GB/T 7714 李宇燕 , 黄协清 , 李福林 . 基于BP神经网络的金属橡胶本构关系的预估方法 [J]. | 航空动力学报 , 2011 , (5) : 1128-1134 .
MLA 李宇燕 et al. "基于BP神经网络的金属橡胶本构关系的预估方法" . | 航空动力学报 5 (2011) : 1128-1134 .
APA 李宇燕 , 黄协清 , 李福林 . 基于BP神经网络的金属橡胶本构关系的预估方法 . | 航空动力学报 , 2011 , (5) , 1128-1134 .
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承载面积对本构关系的影响 CSCD PKU
期刊论文 | 2010 , (5) , 544-546 | 振动、测试与诊断
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Abstract :

通过对空心圆柱形金属橡胶材料试件做静态试验并对试验数据进行拟合,得到了非线性本构关系模型中各系数与材料承载面积的变化关系式,从而实现了对金属橡胶材料在密度和高度一定、承载面积发生变化情况下的非线性本构关系的预估.算例验证表明,运用金属橡胶材料非线性本构关系的各系数和材料承载面积的关系式,可较为准确地预估材料的非线性本构关系.

Keyword :

承载面积 非线性本构关系 金属橡胶材料 最小二乘法

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GB/T 7714 李宇燕 , 黄协清 . 承载面积对本构关系的影响 [J]. | 振动、测试与诊断 , 2010 , (5) : 544-546 .
MLA 李宇燕 et al. "承载面积对本构关系的影响" . | 振动、测试与诊断 5 (2010) : 544-546 .
APA 李宇燕 , 黄协清 . 承载面积对本构关系的影响 . | 振动、测试与诊断 , 2010 , (5) , 544-546 .
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形状因子变化时金属橡胶结构的静态力学性能分析 CSCD PKU
期刊论文 | 2009 , (1) , 82-86 | 应用力学学报
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Abstract :

以多孔材料理论为基础,干摩擦非线性理论为依据,并结合小曲梁模型建立了金属橡胶结构的力-位移关系模型,通过空心圆柱形金属橡胶结构的静态试验,对试验数据进行了拟合,得到了力-位移模型中的各项系数与形状因子的变化关系式,同时建立了金属橡胶结构的力学特性与结构参数的变化关系,从而实现了对金属橡胶结构在密度一定、形状因子发生变化情况下的力-位移关系的预估,最后从十三种试件以外取两种形状因子不同的金属橡胶试件进行算例验证,证明本文采用的方法的可靠性,并对这两种试件的应力应变曲线进行比较,为进一步研究金属橡胶材料奠定了理论基础.

Keyword :

多孔材料理论 金属橡胶 力位移关系 形状因子

Cite:

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GB/T 7714 李宇燕 , 黄协清 . 形状因子变化时金属橡胶结构的静态力学性能分析 [J]. | 应用力学学报 , 2009 , (1) : 82-86 .
MLA 李宇燕 et al. "形状因子变化时金属橡胶结构的静态力学性能分析" . | 应用力学学报 1 (2009) : 82-86 .
APA 李宇燕 , 黄协清 . 形状因子变化时金属橡胶结构的静态力学性能分析 . | 应用力学学报 , 2009 , (1) , 82-86 .
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