摘 要

当前，浮筏隔振系统中筏架多采用金属材料制造，但金属材料的比刚度差、阻尼性能差，导致隔振性能不佳。碳纤维材料的轴向强度和模量比较高，密度低、比性能高、耐腐蚀、耐疲劳。因此，考虑引入碳纤维复合材料来代替原有金属材料筏架，改善浮筏隔振系统的隔振性能。本论文构建了碳纤维复合材料浮筏筏架，探究了阻尼对碳纤维复合材料浮筏筏架隔振性能的影响。

本文首先构建了碳纤维复合材料浮筏筏架的模型，然后将其导入到ABAQUS中进行有限元分析，先得到其振动特性，然后得到不同点不同阻尼下的位移频率响应，最后生成不同点不同阻尼的振级落差，将其进行比较得出，低频段时，阻尼越大，碳纤维复合材料浮筏筏架的隔振性能越好，高频时，阻尼对其隔振性能的影响不大。

关键词：碳纤维复合材料，筏架，阻尼，有限元，隔振

Abstract

At present, the floating raft isolation system in the raft is more made of metal material。However, the specific stiffness of these metal materials is low, the damping performance of the material is poor, which result in poor vibration isolation performance. Carbon fiber has high axial strength and modulus, low density and high specific performance. Therefore, it is considered to introduce carbon fiber composite material to replace the original metal raft and improve the vibration and noise reduction performance of floating raft isolation system. In this paper, the carbon fiber composite frame was constructed, and the effect of damping on the vibration isolation performance of carbon fiber composite floating raft was studied.

In this paper, the model of carbon fiber composite raft is constructed, and then it is introduced into ABAQUS for finite element analysis. First we need to get its vibration characteristics, and then get different damping under different displacement frequency response, finally, the vibration level difference is generated. Comparing them, in the low frequency range, the greater the damping, the better the vibration isolation performance of the carbon fiber composite floating raft, in the high frequency range, the damping has little effect on its vibration isolation performance.

Key Words：CFRP ,floating rafts,damping, finite element, vibration isolation

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究的背景 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1浮筏隔振系统研究现状 2

1.2.2碳纤维复合材料研究现状 2

1.3课题研究的目的及意义 3

1.4主要研究内容及技术路线 3

1.5本章小结 4

第2章 碳纤维复合材料隔振基本理论 5

2.1振动控制理论 5

2.2隔振理论发展概况 5

2.2.1单层隔振理论 5

2.2.2双层隔振理论 6

2.2.3浮筏隔振理论 7

2.3隔振的分类 8

2.4隔振系统的评价指标 9

2.5本章小结 9

第3章 碳纤维复合材料浮筏筏架建模 10

3.1浮筏隔振系统 10

3.2碳纤维复合材料筏架结构 10

3.2.1碳纤维复合材料筏架实体模型 11

3.2.1碳纤维复合材料筏架有限元模型 11

3.3本章小结 13

第4章 碳纤维复合材料浮筏筏架的性能分析 14

4.1前处理 14

4.2碳纤维浮筏隔振系统筏架振动特性分析 15

4.3碳纤维阻尼性能分析 18

4.3.1位移频率响应 19

4.3.2振级落差 20

4.3.3对比分析 21

4.4本章小结 22

第5章 总结与展望 23

5.1总结 23

5.2展望 23

参考文献 24

致谢 26

第1章 绪论

1.1研究的背景

对于民用方面而言，船舶噪音会给他们的生产活动和身体健康造成一定的影响，噪声的实质是物体做无规则振动时发出的声音，当风浪拍打船体或者船舶自身设备做功时，都会产生一系列无规律的振动。同时，振动也会对船体造成严重危害，如引起铆钉松动、钢板疲劳破坏，材料也会因为达到弯曲疲劳强度而被破坏，船舶的某些设备会因此不能正常工作。
对于军用方面而言，振动和噪声会缩短雷达和声纳的作用距离，大大削弱其战斗力。同时，振动会对舰炮、导弹等武器的攻击准确性造成一定的影响。
对于水面舰艇和潜艇而言，振动传递到水中，通过水传播，很容易被敌方的声呐和雷达发现，从而暴露本身的位置信息，会招致军事性打击。

同时振动会对某些精密仪器仪表造成严重影响：（1）对于某些仪器仪表，由于长期的振动导致其内部疲劳破坏，影响使用寿命。（2）由于振动的存在，在读取某些仪器仪表读数时难免会出现错误。（3）对于某些灵敏传感器，振动的存在可能会导致传递信号的变化丢失等，从而得到错误的反馈信号导致执行错误指令。

为了克服振动、噪音，早期通过在一些振动较剧烈的部位安装橡胶块，通过橡胶自身良好的性能来吸收振动。橡胶固然有其优点，不过缺陷也比较严重，比如它易老化等，因其性能不能完全满足需要，所以这种技术已经被逐渐取代。

因此，浮筏隔振技术应需而生，相比较于橡胶隔振，浮筏隔振技术没有只是仅仅连接少量设备，给少量设备减振，而是一个多方面的减振方案，在主要振动源振例如发动机、电机、变速箱、传动轴等处设计建造一套综合减振系统，在这些振动源振动主要传导的方向上建立起一个大型框架，振动源与筏架之间通过上层隔振器相连接，筏架与基座之间也通过下层隔振器相连接，构成一个综合减振系统。