一种加筋阻尼减振方法

1.板壳结构减振降噪，具体涉及为一种从改变结构模态频率和增加结构阻尼相结合的方法来减弱结构振动，进而实现降低结构振动噪声的方法。


背景技术：

2.振动是一种普遍的物理现象，虽然机械结构的振动现象有时可以为生产服务，但是多数情况下，机械振动会造成严重危害，导致机械结构的损坏、降低机器及仪器的精度、增加机械磨损、降低机械寿命以及相应的噪声问题。板壳结构在机械制造、航空航天、车辆船舶等行业中得到了广泛的运用，与此同时板壳结构的振动与噪声的问题也变成了一个亟需解决的问题。
3.对于板、壳结构的减振降噪，大致可以分为主动控制和被动控制两种。其中被动控制又可以细分为动力吸振、隔振、阻尼、周期局域共振等方式，其特点是减振效果较为稳定，可靠性高，但是对于环境的适应性较低。主动控制是通过主动输入能量来达到控制振动与噪声的目的，其优点是适应性强，能够根据被控对象振动特性来调控输入实现振动与噪声的控制，缺点是稳定性差，受温度等条件影响较大。
4.增加板壳结构的刚度可以有效降低结构的变形，加筋作为一种常用的增大结构刚度的方式，能够以较小的附加质量来获得较大的结构刚度提升，也可有效改变结构振动模态，郭小斌(《矩形板结构振动与声辐射特性分析及优化研究》)借助有限元软件说明了加筋的方式能够有效地减弱板的结构振动，降低结构噪声。2021年公布的一项发明：超材料减振降噪加筋壁板及方法(申请公布号：cn 113361012)，该发明提出了一种引用“超材料”设计思想的加筋壁板结构，利用加筋增加结构刚度和局域共振机理来制作具备承载和减振降噪能力的超材料加筋壁板。局域共振结构对于特定频带内弹性波的传播能够起到很好的抑制效果，但其起作用频带较窄，且其结构设计较为复杂。阻尼措施作为减振降噪常用的方式，具有稳定性好，适用性强，结构简单便于设计使用的特点，因此本发明将阻尼措施与加筋设计引入到板壳结构的减振降噪设计中，提出一种具备易于制造且具有一定减振降噪能力的壁板结构。


技术实现要素：

5.要解决的技术问题：本发明提出一种附加阻尼结构加筋壁板，结构设计简洁，加工方便，通过板的实际振动特性来对结构进行加筋和附加阻尼设计，使其具有优良的宽频减振降噪性能。
6.本发明的技术方案是：一种带有附加阻尼结构的加筋壁板。主要特征在于依据壁板振动特性而附加的加强筋结构和附加阻尼结构，其中加强筋结构要尽可能增加结构模态频率。
7.进一步，上述阻尼结构可以依据实际效果在自由阻尼结构、约束阻尼结构及带扩变层的约束阻尼结构中来选取。
8.进一步，上述阻尼结构可以采用局部敷设的方式，从而减少阻尼加筋板的总质量。
9.进一步，局部阻尼的位置选取可以依据板的实际振动特性来灵活选取，以保证在较小质量小更优异的减振效果。
10.本发明的有益效果是：本发明公开的加筋和阻尼处理相结合的减振方法，通过采取加筋的措施，一方面可以增加结构刚度降低结构振动，一方面也可以使得结构共振频率向高频移动，而阻尼措施具有在共振频率处和高频段内减振效果优异的特性，将加筋和阻尼处理有益结合，可以进一步获得更好的减振效果。
附图说明
11.对本发明实例描述中所涉及的附图进行简单介绍，以便于对本发明的技术方案进行更清楚、完整的说明，下面的附图仅仅针对本发明的一些实施例，并不用以限制本发明，在不进行其他创造性劳动的前提下，显然可以根据这些附图得到其他附图。
12.图1为本发明一种加筋阻尼减振方法板结构示意图。
13.图2为利用本发明中的方法设计的阻尼加筋板与匀质板的振动响应对比图。
具体实施方式
14.本发明是一种加筋和阻尼措施相结合的减振方法，如图1所示，包括基板、筋结构和阻尼结构，加强筋结构可以与基板材质相同，通过焊接的方式附加到基板上，阻尼结构为特定的阻尼材料，可以通过粘接或者硫化的方式铺设至基板上。
15.为验证结构减振效果，这里建立附加全敷设自由阻尼结构加筋板的有限元模型。如图1所示的结构中，基板厚度为2mm，长为500mm，宽为500mm，材质为钢，筋高度为2mm，宽度为5mm，材质为钢，阻尼层厚度为2mm，长500mm，宽为400mm。在板的中心位置处施加垂向1-3000hz的单位力简谐激励，计算振动响应结果如图2所示，可以看出，将加筋和阻尼措施结合的设计减振效果优异。
16.不同的激励条件和约束条件下结构的振动响应特性各异，因此针对具体的激励条件和约束条件可对筋结构和阻尼结构作相应调整以获得理想的减振效果。
17.若对于结构附加质量有要求，可以采取局部位置铺设阻尼结构的方式，在振动响应较为激烈的位置铺设局部阻尼，可以较小附加质量达到所需的减振效果。


技术特征：
1.一种加筋阻尼减振方法，它是将加筋和阻尼措施相结合的减振方法。其特征在于，采用加筋措施和阻尼措施相结合的方式来对板结构进行减振降噪设计，充分发挥加筋板和阻尼板的减振特性，二者有益结合进一步增加减振效果，其中对于筋结构和阻尼结构的尺寸和位置，可以依据结构的实际振动特性和需求来进行优化设计。2.如权利要求1所述的阻尼结构，可以按照需要来选取自由阻尼结构、约束阻尼结构及带扩变层的约束阻尼结构。3.如权利要求1所述的阻尼结构，可以按照板的实际振动特性来选取阻尼结构的材料、结构寸尺及位置。4.如权利要求1所述的附加筋结构，可以按照板的实际振动特性选取合适的筋材料、结构尺寸及位置。

技术总结
一种加筋阻尼减振方法，所属技术领域：板壳结构减振降噪。本发明公开一种加筋和阻尼处理相结合的减振方法，它包括基板、附加筋结构和阻尼结构，其中筋结构和附加阻尼结构可以根据板的实际振动特性和需求进一步来设计。本发明结合了加筋板和阻尼板的特点，二者有益结合可以进一步降低结构振动，并可通过进一步设计有效降低附加结构的质量。有效降低附加结构的质量。有效降低附加结构的质量。


技术研发人员：王敏庆 高和平 夏祖祥
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2022.07.05
技术公布日：2022/9/23