[发明专利]基于模态应变能法的约束阻尼鼓筒的减振优化设计方法

权利要求书

1.一种基于模态应变能法的约束阻尼鼓筒的减振优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将约束阻尼材料粘贴于航空发动机鼓筒的内壁，构成约束阻尼鼓筒，建立约束阻尼鼓筒结构的有限元模型，定义边界条件；

2)确定所关注的模态和约束阻尼材料的使用量；

3)对建立的有限元模型进行模态分析，并提取所关注模态的阻尼层的模态应变能；

4)根据约束阻尼材料的使用量和约束阻尼结构的耗能原理，确定约束阻尼材料的布置位置；

5)将约束阻尼材料布局修整为适合于工程应用的环形结构，完成约束阻尼材料的布局优化。

2.如权利要求1所述的基于模态应变能法的约束阻尼鼓筒的减振优化设计方法，其特征在于，所述步骤1)中约束阻尼鼓筒的有限元建模采用循环对称结构的建模方法，即先建立约束阻尼鼓筒的子结构的有限元模型，再扩展为整个约束阻尼鼓筒的有限元模型。

3.如权利要求1所述的基于模态应变能法的约束阻尼鼓筒的减振优化设计方法，其特征在于，所述步骤4)中约束阻尼结构的耗能原理为：

对单位体积的阻尼材料而言，在交变应力或应变力作用下，每次循环所做的功，即在一个振动周期中的能量的损耗或阻尼能用ΔW表示：

ΔW=∫∫vτdγdv=πτ0γ0α=πγ02G′]]>

最大弹性能即一个振动周期之内总应变能W为：

W=12τ0γ0cosα=12γ02G′]]>

因此，耗散能与储存能之比为：

ΔWW=2πtanα=2πη]]>

即

η=ΔW2πW]]>

粘弹性阻尼材料的损耗因子η表示每循环振动所耗散的振动能量与最大应变能量的比值。

4.如权利要求1所述的基于模态应变能法的约束阻尼鼓筒的减振优化设计方法，其特征在于，步骤4)确定约束阻尼材料布置位置的方法为：根据阻尼单元的模态应变能的大小进行排序，删除模态应变能小的阻尼单元的约束阻尼材料，直到满足约束阻尼材料的使用量。

5.如权利要求1所述的基于模态应变能法的约束阻尼鼓筒的减振优化设计方法，其特征在于，步骤5)中所述的将约束阻尼材料修整为环形的方法为：计算优化的约束阻尼鼓筒的周向上每一环约束阻尼单元应变能的总和，在保持约束阻尼材料不变的情况下，将约束阻尼单元应变能总和大的环上删除的约束阻尼单元重新恢复为实体单元，将约束阻尼单元应变能总和小的环上的约束阻尼单元全部删除。