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泡沫铝的非线性力学性能试验研究

泡沫铝的非线性力学性能试验研究

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作者：马银行东南大学

学位级别：硕士

泡沫铝是良好的功能性和结构性材料,被广泛应于交通运输、建筑装修、航空航天等领域,这些应用中的泡沫铝结构常处于动荷载环境中,随机荷载和周期荷载的激励不可避免,容易引发受迫振动,本文利用光测的方法,主要研究了不同孔隙率泡沫铝悬... 详细信息

泡沫铝是良好的功能性和结构性材料,被广泛应于交通运输、建筑装修、航空航天等领域,这些应用中的泡沫铝结构常处于动荷载环境中,随机荷载和周期荷载的激励不可避免,容易引发受迫振动,本文利用光测的方法,主要研究了不同孔隙率泡沫铝悬臂梁的受迫振动力学性能:1.传统的振动方法是传感器法和激光多普勒法,他们都局限于逐点测量,而光测法具有全场、高精度、非接触等特点,本文提出基于相位扰动的电子散斑干涉实时减法,给出了详细的理论推导,实时减法获得的暗条纹明确的对应于零阶贝塞尔函数的零点,相比于传统减法受到一阶贝塞尔函数调制的条纹图,实时减法条纹图对比度高,更便于定量计算,并针对实验中的两个现象给出了合理的解释:高阶模态的条纹图对比度优于低阶模态;振幅涨落产生的条纹图受到一阶贝塞尔函数和正弦函数共同调制。2.利用第二章提出的实时减法,搭建电子散斑干涉测量系统,研究不同孔隙率的泡沫铝悬臂梁试样的幅频特性、阻尼特性,发现泡沫铝悬臂梁的一阶弯振频率和孔隙率呈现线性关系,可以认为在研究泡沫铝固有频率时,泡沫铝是宏观均均质材料,由于泡沫铝空间的复杂性,导致其阻尼性能与孔隙率大小并没有呈现规律性,但每一组试样的内耗值都远大于纯铝。3.在受迫振动实验过程中发现,泡沫铝悬臂梁具有较强的非线性响应,主要表现在倍频响应和幅力特性:结构的固有频率为激励频率的整数倍,并且奇数倍最为明显,而偶数倍很弱,随着孔隙率的增加,偶数倍频响应很快衰减消失,而较高的奇数倍频响应依然存在,可以认为奇数倍频响应和结构的自振频率一样,是材料的固有属性;线性受迫振动系统的幅力曲线表现为响应振幅随着激振振幅的增加而增大,试验中发现泡沫铝悬臂梁在非线性振动时,其幅力曲线不再满足线性系统的增长型,除3倍频响应外,其余倍频响应的幅力曲线无一例外的都具有回落和回弹特点。

关键词：泡沫铝电子散斑干涉实时减法非线性振动倍频响应幅力特性

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