谢坤+赵洁

摘 要：文章采用信号采样与模态分析软件，对切割后的含有粘弹性阻尼材料（橡胶）的厚圆盘的自由振动进行了试验。为了分析试验的精度，应用ANSYS分析软件计算了整个破口厚圆盘的前30阶模态（前六阶为刚体模态），对试验与有限元仿真结果进行了对比。

关键词：破口缺损圆盘；自由振动；分析

中图分类号：TB534+.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）19-0003-03

1 研究对象的具体参数

本报告的研究对象为破口的厚圆盘，在厚圆盘中包含了一层粘弹性的阻尼材料橡胶（剖面图中厚度t2），厚圆盘的四周无约束。圆盘的几何尺寸如下。

图1几何尺寸：R=194.05mm，d=26.70mm，r1=99.55mm，r2=119.55mm，r3=155.95mm，t1=11.2mm，t2=7.00mm，t3=37.8mm。

钢材为Q235钢，弹性模量E=2.06 e11 Pa，ρ=7800千克/立方米，泊松比v=0.3。

因为橡胶为超弹性材料，取橡胶的泊松比v为0.47， 取橡胶的密度ρ为1.35克/立方厘米。橡胶阻尼系数值我们取为0.4。

橡胶材料由于具有很好的粘性和弹性，在各行各业中运用广泛，但橡胶变形的力学性能计算比较复杂，为几何和物理的双重非线性。在ANSYS的非线性有限元分析中，橡胶的本构关系采用两参数的Mooney-Rivlin方程（W为橡胶材料的应变能密度函数，I为变形张量不变量）：

2 试验过程

2.1试验仪器的设置与相关参数设定

试验在船舶与海洋工程系结构力学实验室进行，数据分析采用的是东昊公司的信号采样与模态分析软件。一共有36个测点，测点的分布见图2。

2.2 相应的测量数据与分析

以四号和五号测点与例，测量得到两个点的频率-幅值响应曲线如图3、图4，可以看出在200Hz左右有一个峰值，因此，可以推断结构的第一阶频率应该在200Hz左右。……