AZ31鎂合金型材振動特性及數(shù)值模擬研究.pdf

1、鎂合金具有質(zhì)量輕、比強度高、減振性好，導(dǎo)熱、電磁屏蔽能力強、易于回收等優(yōu)點，是替代鋼鐵、鋁合金和工程塑料的新一代高性能結(jié)構(gòu)材料。在各類鎂合金產(chǎn)品中，擠壓型材是一種頗具潛力的產(chǎn)品，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。由于目前對鎂合金型材的振動特性研究不夠系統(tǒng)深入，導(dǎo)致鎂合金的阻尼減振性能在型材產(chǎn)品中沒有得到很好的發(fā)揮。針對上述問題，本文通過實驗和數(shù)值模擬兩種方式，集中研究了不同工藝、結(jié)構(gòu)和高聚物填充材料等對AZ31鎂合金型材振動特性的影響，為鎂合金型

2、材的振動特性研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論支持。
　　首先，研究了工藝和結(jié)構(gòu)對AZ31鎂合金型材振動性能的影響。通過對不同工藝處理下的AZ31鎂合金材料的組織、力學(xué)、阻尼性能及其板材的減振效果研究，分析不同工藝對AZ31鎂合金板材減振性能的影響。結(jié)果顯示，與鑄態(tài)合金相比，熱擠壓工藝處理的AZ31鎂合金材料的力學(xué)性能有所提高，但是阻尼性能有所下降。擠壓后空冷方式下的AZ31鎂合金板材減振效果更好。得出AZ31鎂合金板材的減振性能由材料的阻尼

3、性能和力學(xué)性能兩個因素共同決定。同時對不同結(jié)構(gòu)AZ31鎂合金型材振動性能的研究表明，型材的振動性能與其結(jié)構(gòu)有關(guān)。
　　其次，探究了復(fù)合阻尼結(jié)構(gòu)對AZ31鎂合金型材振動性能的影響。選擇常見的泡沫材料（EPS、EPE）和橡膠材料（SBR），與擠壓態(tài)AZ31鎂合金材料，分別組成夾層、三明治兩種阻尼結(jié)構(gòu)。對它們的振動性能進行深入研究。通過對夾層、三明治阻尼結(jié)構(gòu)的鎂合金AZ31板材和寬幅型材進行的實驗分析，研究不同高聚物填充材料和填充方式對

4、AZ31鎂合金型材的振動性能的影響，并找出最佳的填充方式。結(jié)果表明，夾層阻尼結(jié)構(gòu)和三明治阻尼結(jié)構(gòu)都能夠提高AZ31鎂合金的減振性能，并且減振性能的高低與夾層部分材料和組成三明治阻尼結(jié)構(gòu)的材料有關(guān)系，夾層部分材料的模量越低，三明治復(fù)合層材料的彈性模量差越大，黏貼性越好，減振性能越強。其中，三明治阻尼結(jié)構(gòu)型材的減振性能高于夾層阻尼結(jié)構(gòu)型材，黏貼EPE+SBR材料的三明治阻尼結(jié)構(gòu)鎂合金型材具有較好的減振性能。通過實驗結(jié)合數(shù)值模擬的方法，找出高

5、聚物材料黏貼的最佳位置，可以在實現(xiàn)型材整體減振的同時達到節(jié)省材料的目的。
　　最后，為了研究不同結(jié)構(gòu)對鎂合金型材的減振性能的影響，選擇AZ31鎂合金型材作為研究對象，對其進行一系列的型材結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)值模擬研究。通過ABAQUS有限元模擬分析，從常見的型材結(jié)構(gòu)中找出結(jié)構(gòu)最優(yōu)的形狀，通過正交試驗探究影響該結(jié)構(gòu)型材振動性能的因素。隨后，將最優(yōu)型材結(jié)構(gòu)類似的若干結(jié)構(gòu)進行模擬分析。研究表明，三角筋板結(jié)構(gòu)的AZ31鎂合金型材減振性能最好，其筋