Демпфирование вязкоупругое

Для того чтобы продемонстрировать метод исследования и установить влияние вязкоупругого демпфирования на динамические характеристики, рассмотрим простой пример крутильных колебаний стержня из композиционного материала, а затем исследуем те же эффекты в более общем случае. [c.166]

Настоящая книга задумана ее авторами как систематическое, не перегруженное математическим аппаратом и техническими подробностями пособие для инженеров, работающих в различных областях промышленности, содержащее анализ процесса демпфирования колебаний. В монографии основное внимание уделено демпфированию в конструкциях из различных материалов, в том числе полимеров, эластомеров, стеклообразных материалов, и его влиянию на поведение колеблющейся конструкции. Оценивается влияние дискретных и поверхностных демпферов на колебания конструкций и их роль в проблеме снижения уровня колебаний. В последней главе представлены таблицы комплексных модулей ряда листовых вязкоупругих материалов в зависимости от температуры и частоты. [c.5]

Эта книга предназначена для тех, кто занимается решением проблем колебаний и шума, возникаюш,их в самых разных отраслях машиностроения и строительстве. Инженеры, чья деятельность непосредственно связана с автомобильной, аэрокосмической, судостроительной промышленностью, а также иными отраслями машиностроения, найдут здесь не только много практических сведений, но и строгие теоретические выкладки, которые могут служить основой для применения промышленных приемов демпфирования в новых, еще неизвестных ситуациях. Демпфирование колебаний с помощью вязкоупругих демпфирующих материалов превратилось в последние годы из специального приема, предназначенного для решения трудных и многоплановых задач в некоторых военных аэрокосмических системах, в широко используемый, часто недорогой, метод, связывающий конструкционные и функциональные подходы, особенно необходимый при решении проблем звуко- и виброизоляции в таких отраслях промышленности, как автомобильное,, в том числе и дизельное двигателестроение, строительство, производство ЭВМ и транспортных систем. Авторам приходилось непосредственно сталкиваться с самыми разными сторонами указанных проблем, поэтому многое из того, что приведено в данной книге, является результатом их собственных исследований в этой новой области и опыта применения демпфирующих устройств в реальных конструкциях. [c.8]

В гл. 1 обсуждаются основы теории колебаний и виды демпфирования. В гл. 2 и 3 вводятся основные понятия о том, как описывается явление демпфирования, причем особое внимание уделяется вязкоупругому демпфированию, определяющему поведение полимерных и стекловидных материалов, а также эластомеров. В гл. 4 описывается влияние вязкоупругого демпфирования на динамическое поведение конструкций, причем основной упор сделан на описании важного для практики случая системы с одной степенью свободы. В гл. 5 рассматривается тот же вопрос применительно к исследованию влияния дискретных демпфирующих устройств типа настроенных демпферов на динамическое поведение конструкции. В гл. 6 описано влияние обширного класса демпфирующих устройств типа систем с поверхностными покрытиями или слоистой структурой, в гл. 7 приведены диаграммы для определения комплексных модулей упругости для большого числа интересных с точки зрения конструктора материалов. В каждую главу включены иллюстрации, примеры и случаи из практики, с тем чтобы показать читателю, как можно использовать теорию и справочные данные при решении практических задач подавления колебаний и шумов. [c.9]

Вязкоупругое демпфирование характерно для ряда материалов из полимеров и стекла, и поскольку этот механизм внутреннего демпфирования имеет много возможностей для промышленного применения, он и будет основным предметом обсуждения в этой книге. Полимерные материалы состоят из длинных молекулярных цепочек органического происхождения [c.86]

Будут рассмотрены два случая, а именно система с одной степенью свободы и слабым демпфированием, имеющая упругий элемент из эластомера, и такая же система с высоким демпфированием, изготовленная из вязкоупругого материала. На рис. 2.20 и 2.21 показаны, зависимости жесткости k и коэффициента потерь т] от частоты при комнатной температуре для двух материалов — BTR (силиконового эластомера) и ЗМ-467 (вязко-упругого клея). В обоих случаях с целью иллюстрации жесткость выбиралась равной = 5,11-10 Н/м при 100 Гц, а масса равнялась т = 1,295 кг. Для того чтобы выполнить численные [c.101]

Когда в конструкцию намеренно вводится демпфирование, то несколько изменяются и отдельные узлы, поскольку при колебаниях конструкции ее части деформируются и в свою очередь воздействуют на присоединенные вязкоупругие элементы, рассеивающие энергию. Если для того, чтобы успешно решать задачи колебаний конструкции, используются демпфирующие материалы, то необходимо понимать не только поведение демпфирующих материалов, но также и связанную с этим задачу динамики конструкции. Для облегчения понимания часто оказывается эффективнее с точки зрения затрат исследовать математическую модель, дающую упрощенное представление о динамических характеристиках конструкции. Это могут быть математические модели самой разной сложности, начиная от системы с одной степенью свободы, соответствующей телу единичной массы, соединенному с пружиной, и кончая тонкими аналитическими представлениями о непрерывной системе с распределенными массой, жесткостью и демпфирующими свойствами, на которую действует распределенная возмущающая силовая функция. Степень сложности модели, используемой в процессе решения задачи, зависит не только от сложности конструкции, но и от времени и других ресурсов, которыми располагает инженер для решения задачи. [c.136]

Как уже обсуждалось в гл. 3, динамическое поведение линейных резиноподобных (или вязкоупругих) материалов можно описать с помощью комплексного модуля к + щ), где жесткость k и коэффициент потерь т) зависят как от частоты колебаний, так и от температуры. Поэтому предположения как о вязком, так и о гистерезисном демпфированиях не позволяют достоверно описать динамическое поведение системы с одной степенью свободы, состоящей из массивного тела, соединенного с опорой вязкоупругой связью. Однако благоприятным обстоятельством здесь является то, что свойства большинства материалов сравнительно мало зависят от частоты колебаний, поэтому изменение свойств при изотермических условиях можно моделировать с помощью параметров комплексного модуля [c.145]

На рис. 4.20 показана зависимость y.d от со (в соответствии с выражением (4.65)), k от со (по выражению (4.67) и xq от для гистерезисного (пунктирная кривая) и вязкого (штриховая кривая) механизмов демпфирования. Как уже отмечалось, большинство вязкоупругих материалов располагаются где-то между двумя этими крайними случаями. [c.161]

Система с вязкоупругим демпфированием [c.164]

Для аккуратного учета влияния вязкоупругих слоев на демпфирующие свойства композитных конструкций, т. е. конструкций, имеющих как упругие, так и вязкоупругие компоненты, можно использовать метод энергии деформации для соответствующих форм колебаний [4.13,4.14]. Попросту говоря, идея метода энергии деформации для соответствующих форм колебаний состоит в том, что отношение коэффициента потерь композитной конструкции к коэффициенту потерь вязкоупругого материала для данной формы колебаний можно приравнять отношению энергии упругой деформации для вязкоупругого материала к полной энергии деформации конструкции при деформировании по конкретной форме колебаний без демпфирования [4.13] [c.187]

В другом подходе, основанном на применении метода конечных элементов к исследованию колебаний конструкций при вязкоупругом демпфировании, были построены специальные элементы, позволяющие получать прямые решения уравнений движения сложных конструкций. Программы были специально созданы для исследования динамики больших трехмерных конструкций при установившихся колебаниях и предварительном нагружении, и их можно применять для самых различных типов конструкций, включая лопатки турбин с вязкоупругим демпфированием и тонкостенные подкрепленные панели с демпфированием [4.15—4.17]. [c.188]

Одним из методов улучшения демпфирующих свойств конструкции является установка одного или нескольких настроенных демпфирующих устройств. Такими демпфирующими устройствами могут быть, например, некоторая система с одной степенью свободы, состоящая из массивных тел, соединенная с вязкоупругим элементом [5.1] или вязкоупругим демпфером [5.2—5.5], резонансная балка с вязкоупругим демпфированием [5.6—5.9], настроенная вязкоупругая связь, соединяющая раз- [c.206]

При V l = 1 первые резонансные частоты балок 1 и 2 равны, поэтому балки колеблются синфазно, в элементе дополнительной вязкоупругой связи не возникают деформации и, следовательно, отсутствует демпфирование, обусловленное этой дополнительной связью. [c.240]

Были исследованы четыре варианта демпфирующих слоев. Все они имели одинаковые размеры и отличались материалами вязкоупругих и подкрепляющих слоев. Изменяя расположение материалов в слое, можно было по желанию изменять уровень, демпфирования и диапазон эффективных температур. Чертеж базового демпфирующего покрытия приведен на рис. 6.59. [c.341]

Окончательный выбор конфигурации демпфирующего покрытия можно сделать на основе не только зависимости приведенного коэффициента потерь от температуры, но и других факторов. Трудности с требованиями к процессу протяжки вязкоупругих материалов, связанных с графитом с ультравысоким модулем упругости (ИНМ), исключают применение варианта с материалом ISD-112-113 — ИНМ на основе графита. Комбинация материалов ISD-113-830 — алюминий обеспечивает демпфирование в заданном температурном диапазоне. В последних исследованиях, однако, более эффективное демпфирование при температурах выше 51,7 °С было получено при использовании в покрытии материалов ISD-112-830 — алюминий. Этот вариант обеспечивал, кроме того, высокое демпфирование при первых формах колебаний в рабочем диапазоне изменения температур. [c.343]

Для изучения реакции ТРТ на циклическое нагружение используются динамические испытания. Часто для циклического нагружения применяется нагрузка регулярной синусоидальной формы. Получаемая при этом информация полезна для оценки вибрационных характеристик конструкций, вязкоупругих свойств топлива, вибрационного горения, характеристик демпфирования материала и срока службы ТРТ при усталостных нагрузках. [c.51]

Определение характера и коэффициентов демпфирования представляет довольно сложную задачу вследствие разнообразия и взаимосвязанности различных факторов, обусловливающих поглощение энергии в материале и соединениях, и в зависимости от конструкторско-технологических причин и условий эксплуатации. Коэффициенты демпфирования определяют, как правило, экспериментально, подробнее см. [55, 66]. Здесь мы отметим особенности ре-щения задач о вьшужденных колебаниях в случаях, когда рассеяние энергии пропорционально первой степени скорости. Примем вязкоупругую модель материала - модель Фойгта - Кельвина [c.341]

Для снижения виброускорений применили демпфирование платы. Демпфированная плата состоит из трех дисков из стеклопластика, между которыми зажаты тонкие слои вязкоупругого материала. Крепление платы к корпусу ракеты по-прежнему жесткое. Частотная [c.130]

В отличие от дисперсии, которая вызывает перераспределение энергии в искаженном импульсе напряжений при сохранении энергии волны, рассеяние связано с энергетическими потерями. Потери энергии в задачах динамики композиционных материалов определяются по крайней мере четырьмя явлениями 1) вязко-упругими или неупругими эффектами в структурных компонентах 2) рассеянием волн 3) появлением микроразрушения 4) трением между неполностью связанными компонентами. Важная для приложений задача о вязкоупругом демпфировании в слоистых балках и пластинах была рассмотрена, например, в работах Кервина [82] и Яна [198], где исследовались трехслойные системы, состоящие из вязкоупругого слоя, заключенного между двумя жесткими упругими слоями. Теория вязкоупругого поведения слоистых композиционных материалов была разработана на основе теории смесей Гротом и Ахенбахом [67], Био [33], а также Бедфордом и Штерном [22, 23], Бедфордом [21]. В первых двух работах волновые явления не рассматривались, а Бедфорд и Стерн определили коэффициент рассеяния для волн, распространяющихся вдоль волокон, и выразили его через вязкоупругие характеристики материала. [c.297]

В случае малого вязкого демпфирования ширина резонансного пика Дш при значении амплитуды I 0а 1 = 1 бл Imax/V непосредственно связана с тангенсом угла потерь, а именно имеет место равенство Дсо/(01 = 1 ф, что позволяет легко найти тангенс угла потерь при помощи динамических характеристик. Докажем, что эта связь оказывается приближенно верной в каждом резонансном состоянии для достаточно общих вязкоупругих характеристик, определяемых через зависящие от частоты комплексные податливости, почти независимо от типа рассматриваемой структуры. При этом предполагается только, что (i) tg p мал по сравнению с единицей (но не обязательно постоянен) [c.169]

Учет демпфирования. Демпфирование с помощью демпфирующих устройств, прикрепленных в точках 1, 2 или 3 (рис. 1.7,6), можно учесть с помощью дополнительного слагаемого в уравнениях движения. Например, если между массой mi и основанием установлена вязкоупругая пружина с жесткостью то на массу будет действовать дополнительная сила А(1 - -1 пУаУ1 и матричное уравнение примет вид [c.32]

Современный, основанный на методе конечных элементов подход является перспективным при исследовании динамических характеристик сложных конструкций, в которых могут возникать колебания различных форм. Многоцелевые пакеты программ NASTRAN, ANSYS и MAR [4.12] давно используются многими исследователями для решения задач о колебаниях конструкций. Обычно метод конечных элементов используется для определения резонансных частот и нормальных форм колебаний. Многие из этих пакетов программ позволяют учитывать в той или иной форме демпфирование. Однако если метод конечных элементов используется для получения количественных оценок влияния вязкоупругих материалов, имеющихся в рассматриваемой конструкции, то следует быть очень внимательным, чтобы не попасть в ловушку. Опасность здесь таят как необозримо большое время расчета на ЭВМ и высокие требования при работе с комплексными числами, характеризующими жесткости, так и чрезмерное упрощение задачи при попытке получить решаемую систему уравнений, поскольку эти уравнения будут неправильно моделировать реальную задачу. [c.187]

В последнее время проводятся исследования слоистых конструкций. Толщина слоя вязкоупругого материала не влияет существенно на качество демпфирования, одиако с увеличением слоя расширяется частотный диапазон такой вибродемпфирующей конструкции. [c.131]

Дифференциальные уравнения движения (15.20), (15.24) в совокупности с условиями контакта (15.26), (15.28), (15.33), начальными и граничными условиями для искошх функций представляют собой математическую модель, на основе которой можно решать как задачи о собственных и вынужденных колебаниях ребристых оболочек различных очертаний, так и задачи о демпфировании колебаний упругих тонкостенных конструкций с вязкоупругими подкрепляющими элементами. [c.69]

Колебания и выпучивание свободно опертых прямоугольных вязкоупругих плит рассмотрены Сафаровым в работе [260]. Определены собственные значения и коэффициенты демпфирования. В статьях [319-321] Турсковым на основе метода Бубнова-Галеркина получено решение задачи о вынужденных колебаниях трехслойной пластины с вязкоупругим заполнителем, исследованы изгиб и колебания трехслойных пластин с легким заполнителем. [c.15]

Майборода, Трояновский, Яганов [177, 178] обратили внимание на некоторые специфические особенности динамического поведения неоднородных вязкоупругих систем. Отмечено, в частности, что в отличие от однородных систем, где роль реологии сводится лишь к демпфированию колебаний каждой из мод, в неоднородных системах происходит, кроме этого, взаимодействие форм колебаний. Предложена методика оптимизации диссипативных свойств неоднородных вязкоупругих оболочеч-ных систем. [c.17]

Модель (6) при а = 0,4885 и Р = 0,7049 позволила прекрасно описать для вязкоупругого материала DYAD-606 экспериментальные кривые модуля сдвига и коэффициента демпфирования в частотном диапазоне от 1 до 46 Гц [14]. [c.696]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...