1. 研究目的与意义(文献综述)
剪切增稠液 (shear-thickeningfluids, 简称stfs),是一种对应变率及其敏感的材料,其表观粘度随着外加应力的增大而增大。早在上个世纪六十年代以前,人们就发现了剪切增稠效应。剪切增稠阻碍流体运动,导致管道堵塞,或者搅拌器在高速运转时出现超负荷运转甚至使设备损坏。过去的几十年里,在广泛的领域中,阻尼问题变得越来越重要,包括航空、汽车和运动。最近几年,剪切增稠液体由于其可以根据外部荷载条件改变自身的性能受到人们的关注,根据stf的剪切增稠效应来设计阻尼装置已经被越来越多的学者研究。
目前,在stfs动态特性方面已经有较少的研究成果了。laun等[16]研究了动态剪切增稠的临界应变幅值 ,在特定的角频率 下,聚合物胶乳分散体随ω的增加而降低,最终在最高角频率ω下达到一个平台。以下boersma等[17]研究了单分散二氧化硅颗粒悬浮在甘油和水的混合物,把在低角频率ω下的行为理解为在稳态剪切响应。然而在较高的ω的行为的机理还不是较为明了。一些学者认为即使在最高的角频率ω下剪切增稠还是需要一个最小的应变幅值,而有些人已经观察到了类似的频率依赖性,在低角频率ω下,lee和wagner[11]也从应力 - 应变曲线李沙育图像证明,粘性耗散大幅增加发生在剪切增稠转变。凌云,贺鹏飞[9]等人对剪切增稠液体的表观粘度进行了理论的研究,揭示stf材料的的粘度规律。在stf阻尼特性方面的研究也有不少的研究成果,周鸿和郭朝阳等[8]研究了以stf为工作介质的双出杆式阻尼器的动态性能。
如今的研究主要集中在将stf集成到复合夹层结构中,本文设计并制备夹芯梁,利用激振器动态加载装置对剪切增稠液夹芯梁开展动态加载试验,研究不同加载频率和加载幅值下的夹芯梁的模态形式,基于测试得到的加速度信号,分析夹芯板中面板、芯层和背板在振动过程中对其模态的影响规律。通过特定的外部激励研究结构的动态响应,以及剪切增稠效应对结构的模态的影响。stf的流变测量结果已知,通过设计vbt(vibrating beam testing)实验,测量悬臂梁在自由端给予一定的外部激励的条件下的动态响应以及通过激振器激励测得的结构模态,分析实验数据并结合stf的流变特性得到stf对结构动态响应的影响,以及含有stf芯层的夹心结构的阻尼特性。
2. 研究的基本内容与方案
2.1研究的基本内容
(1)设计悬臂梁振动实验装置;
(2)选择合适的激振器加载;
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,确立基本的研究思路,完成开题报告。
第4-8周:熟悉加载装置,设计试件和改进加载装置,开展模态测试分析,并测试加速度信号。
第9-11周:分析速度、粘度和板的厚度对其模态的影响规律。
4. 参考文献(12篇以上)
[1]fischer c, braun sa, bourban pe, michaud v, plummer cjg, manson jae, dynamicproperties of sandwich structures with integrated shear-thickening fluids [j],smart mater struct, 2006, 15:1467-1475.
[2]娄佳 马力 吴林志,复合材料四面体点阵夹芯梁的自由振动分析[j],固体力学学报,2011,32(4): 339-346.
[3]rustighi e, brennan m j and mace b r, a shape memory alloy adaptive tunedvibration absorber: design and implementation[j]. smart mater struct, 2005, 14:19–28.
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