磁约束阻尼系统通过动态磁力与约束层、阻尼层和基本结构的耦合作用,对基本结构产生显著阻尼效应,从而实现有效的振动控制。本项目将针对板壳结构的特殊性,建立适用于减振分析的阻尼层本构模型、含有磁约束阻尼的板壳结构动力学模型,探索和建立有效的求解方法;深入研究各种关键因素与减振效果的关系和规律,建立参数选取优化方法;研究新型的阻尼层约束结构和磁约束方式,探索建立板壳结构磁约束阻尼的主、被动控制系统。磁约束阻尼系统与压电陶瓷、形状记忆合金、磁致伸缩元件等为机敏元件的系统相比,具有结构简单、易于实现,性能稳定可靠,控制作用效果强等优越性,是一种具有重要应用价值的人工阻尼系统;但目前在板结构中的应用探索还刚刚开始,而在壳体结构中的应用研究基础还基本是空白。本项目取得的成果,将为板壳结构磁约束阻尼系统的发展和应用提供有力的理论和技术支撑。
研究了利用变化的磁场来降低薄壁结构振动的几种表面阻尼处理技术。建立了磁约束阻尼结构的动力学模型,探索了有效求解方法;研究了各种关键因素与减振效果的关系。主要研究了四种方法。第一种是在薄壁板壳等结构上设置特殊排列的永磁体的磁约束阻尼处理,永磁体与粘弹层相互作用,增加阻尼处理的耗能能力,降低系统的低频振动,但对高阶效果不明显。第二种是在薄壁结构上采用磁橡胶约束阻尼处理,以达到安装方便并在更高阶共振区域具有良好阻尼性能。该方法是将传统被动约束阻尼处理中的粘弹性阻尼材料换成磁粉和橡胶混合的具有磁性的新材料。通过磁橡胶的磁引力将约束阻尼层直接吸附在钢制振动体上.由于通过阻尼层的剪切变形和阻尼层与振动体间的摩擦共同耗能,可在更宽的温域和频域具有良好的阻尼性能。研究了影响其阻尼性能的因素及机理。第三种是在约束阻尼夹心结构的约束层和振动体边界上设置永磁体和电磁线圈,通过改变电磁线圈的电流来改变夹心结构的刚度,获得对非共振区域振动控制。该方法在低频具有较宽的调谐能力,并具有较高的阻尼,增加了控制系统的稳定性。最后,采用薄膜磁约束的软磁橡胶流变弹性体,在磁场作用下,可控制更宽范围的非共振区振动。