● 摘要
主动约束层阻尼（ACLD）结构技术是现代航空航天器结构振动控制技术研究的热点问题，它的基本思想是利用压电材料代替约束层，通过感应结构振动产生的应变及应力反馈控制主动调节粘弹性材料的剪切变形，实现主体结构的振动控制，它将主动控制和被动约束完美的结合，既具有主动控制附加质量小、可控频域宽、响应速度快、低频控制效果好的优点，又具有被动控制安全可靠的特点。本文基于板壳理论、压电理论和粘弹性理论，对由基板层、粘弹阻尼层和压电约束层组成的三层复合主动约束层阻尼板结构的动力学建模、动力学响应分析及仿真优化进行了研究。本文首先对ACLD板结构进行形有限元单元划分，建立了7自由度的平面矩形ACLD板单元，在满足Kirchhoff应力应变关系基本假设下，通过分析各层间几何变形关系及板壳理论建立了基板层、粘弹阻尼层及压电约束层的本构关系。本文其次采用能量法分别对ACLD板单元各层的动能和势能列写方程，结合各层本构关系推导得到ACLD板单元各层及ACLD板单元的质量矩阵和刚度矩阵；利用拉格朗日方法得到由结构质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵、压电作用和外激励表示的ACLD结构动力学方程。最后本文针对经典算例利用Matlab编程软件以及ANSYS有限元分析软件进行计算与仿真，表明本文给出的建模方法与优化结果是合理的，ACLD结构能够有效增加粘弹阻尼层的剪切变形，增大振动能量耗散，更好地控制结构振动。