機敏約束層阻尼薄板有限元建模及振動主動控制.pdf

1、汽車車身輕量化的發(fā)展使得車身壁板變薄，導致車身剛度變低、模態(tài)密集，加大了汽車車身結構的低頻振動和車內噪聲。傳統(tǒng)NVH控制手段受到被動阻尼技術與主動阻尼技術缺點的限制而達不到理想的減振效果。機敏約束層阻尼(Smart Constrained Layer Damping，SCLD)技術結合了約束阻尼技術與主動控制技術的雙重優(yōu)勢，可以在很寬的頻率范圍內保持較高的阻尼特性，特別是在低頻的良好控制效果，為汽車低頻振動和噪聲的主動控制提供了新的思路

2、和解決方案。
　　薄壁板件是車身的重要組成部分。本文以車身薄壁結構物理簡化模型—對邊固支板結構為研究對象，對 SCLD板結構進行了振動主動控制研究。首先，采用有限元法根據(jù) SCLD結構各層間的耦合運動及位移協(xié)調關系，考慮了粘彈性材料隨溫度與頻率變化的阻尼特性，結合GHM(Golla，Hughes，McTavish)阻尼模型建立了SCLD耦合系統(tǒng)動力學分析模型，并通過算例與模態(tài)實驗驗證了模型的正確性。其次，針對結構動力學模型自由度龐

3、大問題，基于模態(tài)分析理論給出了一種組合降階方法：先在物理坐標下進行自由度動力縮聚，然后在狀態(tài)方程中利用模態(tài)正交性截取少數(shù)主要模態(tài)以構成降階模型，并通過復模態(tài)空間向實模態(tài)空間映射，得到了低維實模態(tài)控制模型。最后，考慮到模態(tài)坐標在工程實際中無法由物理傳感器直接測量，基于分離定理對低階控制模型進行了模態(tài)狀態(tài)觀測器設計，采用非耦合模態(tài)控制法與最優(yōu)二次型控制相結合進行了振動主動控制器設計，并開展了主動控制實驗研究。
　　研究結果表明：有限元

4、建模中考慮基層阻尼后的分析結果明顯好于不考慮基層阻尼的分析結果，與實驗更接近；在總動力學方程中引入GHM模型，可以用相對較少的耗散自由度得到較準確的有限元動力學模型，減少了計算工作量；采用物理坐標與復模態(tài)空間下的組合降階方法可以有效地對 SCLD結構進行降階，降階得到的控制模型可直接應用于模態(tài)振動控制器的設計開發(fā)；狀態(tài)觀測器與模態(tài)控制器相結合，可以較好地解決模態(tài)控制全狀態(tài)反饋困難問題。在不同外擾激勵下進行了硬件在環(huán)實驗驗證。其中在單頻諧