涂层阻尼结构界面阻尼行为多尺度研究

基本信息
批准号:11672200
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:余黎明
学科分类:
依托单位:天津大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李冲,赵倩,李效华,齐雷,董红庆,张立业,朱要臻
关键词:
滞迟系统等效线性化碰撞振动系统
结项摘要

Aimed at the limitation of the traditional damping structure on the non-linear vibration control of the dynamical system which operate under complex environment and severe conditions, and the incompatible contradiction between the mechanical strength and damping performance of the traditional damping materials, this project proposes a surface high-damping metal coating treatment to improve the synthesis damping efficiency and attenuate the vibration response simultaneously. The project adopts an intermetallic NiCrAlY coating and a ultrahard WC coating system with high modulus, employs a multiscale researching approach with a multi-scale step of “the Calculation of the Interface Electronic Density - the Bonding Strength of the Interface – the Inhomogeneous strain Field of the Interface – the Macroscopic Equivalent Performance of the Coating Structure” by means of the characteristic interface construction, to penetratingly explore the physical mechanism of the interfacial damping behavior in the hard coating structure, and to establish the characterization method on the damping performance of the coating structure with rational model and accurate prediction. Furthermore, on the basis of systematical investigation on the damping performance and the oscillatory characteristic of the hard coating structure, this project will explore and establish an optimal design method of the high-damping coating structure, and develop the sample with practical value of the hard high-damping coating system, which the damping capacity tanδ exceeds 0.01 and the damping efficiency Etanδ exceeds 0.6GPa. This project will provide innovative idea and promising solutionto the damping technology and vibration control under special conditions.

针对传统阻尼结构在工作环境复杂、服役条件苛刻的动态系统非线性振动控制方面的局限性,以及传统阻尼材料的强度和阻尼性能难以兼顾的矛盾,本研究采取在结构表面引入高强度金属阻尼涂层的方法,在保证结构各种性能和满足复杂空间限制的前提下,提高综合阻尼效能,减小振动响应。本项目以NiCrAlY金属涂层和高模量超硬WC涂层体系为主要研究对象,通过特征界面的构建,采取“界面电子密度计算-界面结合强度-界面不均匀应变场-结构宏观等效性能”的跨尺度研究思路,深入揭示硬质涂层结构界面阻尼行为的物理机制,建立模型合理、预报准确的涂层阻尼性能表征方法;并在系统研究硬质涂层结构阻尼性能和振动特性的基础上,建立高阻尼涂层结构界面的优化设计方法,开发具有实用价值、阻尼值tanδ不低于0.01、综合阻尼效能Etanδ不低于0.6GPa的高阻尼涂层结构样品。本项目的实施将为特殊环境下的振动控制提供创新性的思路和方法。

项目摘要

针对传统阻尼结构在工作环境复杂、服役条件苛刻的动态系统振动控制方面的局限性,以及传统阻尼材料的强度和阻尼性能难以兼顾的矛盾,本研究采取在结构表面引入高强度金属阻尼涂层的方法,在保证结构各种性能和满足复杂空间限制的前提下,提高综合阻尼效能,减小振动响应。. 本项目以NiCrAlY金属涂层和高模量超硬WC涂层体系为主要研究对象,通过特征界面的构建,采取跨尺度研究思路,揭示了硬质涂层结构界面阻尼行为的物理机制,建立了模型合理、预报准确的涂层阻尼性能表征方法;并在系统研究硬质涂层结构阻尼性能和振动特性的基础上,建立了高阻尼涂层结构界面的优化设计方法,开发了具有实用价值、阻尼值tanδ不低于0.01、综合阻尼效能Etanδ不低于0.6GPa的高阻尼涂层结构样品。. 基于界面阻尼思路,通过考虑负热膨胀夹杂物与基体界面处由热应变而产生的能量耗散效应,本研究建立了热应变阻尼模型。模型分析表明,热应变对复合材料阻尼性能的贡献会随着温度的升高而增加,同时也会随着夹杂物膨胀系数的减小或体积含量的增加而增加。夹杂物膨胀系数的变化会在复合材料中产生阻尼峰。该模型可用于分析或预报复合阻尼材料的界面阻尼行为与阻尼效能。. 项目累计发表标注论文17篇,申请专利3项。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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