粘滞流体阻尼特性及其隔振抗冲性能研究

论文摘要

振动与冲击现象广泛存在于汽车与轨道交通,高层建筑,武器装备等诸多场合。以粘滞流体为阻尼介质的阻尼器是避免设备受到振动冲击干扰或破坏的重要装置。剪切稀化流体和剪切增稠流体以其独特的流变特性在隔振抗冲领域具有重要的应用前景。本文以剪切稀化流体和剪切增稠流体为研究对象,通过建立两种流体的本构模型,阻尼特性模型及其隔振抗冲系统模型,研究了流体流变特性对其阻尼特性和系统隔振抗冲性能的影响规律。主要研究工作有:首先,建立基于幂律流模型和分段幂律流模型描述剪切稀化流体和剪切增稠流体的本构模型,采用Fluent仿真获得了基于剪切稀化流体和剪切增稠流体的阻尼器内部流场分布规律和流体流变特性及阻尼器结构对阻尼特性的影响规律。其次,通过建立隔振系统计算模型,采用MATLAB/Simulink计算了两种系统在不同振动幅值和振动频率下的位移与加速度响应,对比分析了两种系统隔振性能的差异性,研究了流体流变特性对系统隔振性能的影响规律。再次,通过计算不同冲击幅值和冲击脉宽下两种系统的冲击响应,对比分析了两种系统抗冲性能的差异,研究了流体流变特性对系统抗冲性能的影响规律。最后,开展阻尼器振动试验,获得了阻尼器阻尼特性方程,研究了硅油粘度与阻尼器间隙对阻尼特性的影响,验证了Fluent仿真模型的正确性。研究结果可用于指导粘滞流体材料的初步设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•     1.1.1 课题来源
•     1.1.2 研究目的与意义
•   1.2 国内外研究现状及分析
•   1.3 本文研究内容
• 第二章 粘滞流体的本构模型和数值仿真
•   2.1 引言
•   2.2 粘滞流体的类型及其本构模型
•   2.3 剪切增稠流体的配制与流变实验
•     2.3.1 剪切增稠流体配制方法
•     2.3.2 剪切增稠流体流变特性实验
•   2.4 粘滞流体阻尼器的阻尼特性
•     2.4.1 粘滞阻尼器结构类型
•     2.4.2 阻尼器的阻尼特性
•   2.5 粘滞流体阻尼器仿真建模方法
•     2.5.1 阻尼器建模与网格划分
•     2.5.2 仿真求解控制参数设置
•   2.6 剪切稀化流体阻尼特性仿真分析
•     2.6.1 仿真验证与阻尼器内流场分析
•     2.6.2 粘度系数对阻尼特性的影响
•     2.6.3 速度指数对阻尼特性的影响
•     2.6.4 活塞直径对阻尼特性的影响
•     2.6.5 活塞长度对阻尼特性的影响
•   2.7 剪切增稠流体阻尼特性仿真分析
•     2.7.1 粘度系数对阻尼特性的影响
•     2.7.2 速度指数对阻尼特性的影响
•   2.8 本章小结
• 第三章 粘滞流体阻尼器隔振性能研究
•   3.1 引言
•   3.2 隔振系统模型
•   3.3 系统自由振动研究
•   3.4 系统受迫振动研究
•     3.4.1 振动幅值对系统隔振性能的影响
•     3.4.2 振动频率对系统隔振性能的影响
•   3.5 流变特性对系统隔振性能的影响
•     3.5.1 剪切稀化流体流变特性对隔振性能的影响
•     3.5.2 剪切增稠流体流变特性对隔振性能的影响
•   3.6 本章小结
• 第四章 粘滞流体阻尼器抗冲性能研究
•   4.1 引言
•   4.2 抗冲系统模型
•   4.3 不同冲击载荷下系统的抗冲性能研究
•     4.3.1 冲击幅值对系统抗冲性能的影响
•     4.3.2 冲击脉宽对系统抗冲性能的影响
•   4.4 流变特性对系统抗冲性能的影响
•     4.4.1 剪切稀化流体流变特性对抗冲性能的影响
•     4.4.2 剪切增稠流体流变特性对系统抗冲性能的影响
•   4.5 本章小结
• 第五章 粘滞流体阻尼器的实验与分析
•   5.1 引言
•   5.2 实验装置与实验原理
•     5.2.1 实验设计与实验装置
•     5.2.2 实验原理与实验步骤
•   5.3 实验结果与分析
•     5.3.1 硅油粘度对阻尼特性的影响
•     5.3.2 阻尼器间隙对阻尼特性的影响
•   5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 主要工作与创新点
•   6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张壮壮

导师: 董兴建

关键词: 非牛顿流体,剪切稀化流体,剪切增稠流体,粘滞阻尼器,振动冲击

来源: 上海交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 上海交通大学

基金: 国家自然科学基金面上项目“剪切增稠材料的变刚度,变阻尼机理及其隔振抗冲应用研究”(项目号:11572189)

分类号: O373

DOI: 10.27307/d.cnki.gsjtu.2019.001275

总页数: 106

文件大小: 4687K

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