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原文传递船舶辅机减振结构设计及力学特性分析

论文题名：	船舶辅机减振结构设计及力学特性分析
关键词：	船舶辅机;减振结构;力学特性;复合材料
摘要：	随着船舶海洋领域的发展，船舶对低振动、小噪声的要求不断提高，在复杂的海洋环境下减振降噪材料不仅要高强、抗压、高阻尼和耐磨，还要具有耐老化、耐腐蚀、寿命长等需求。普通橡胶材料已不能满足船舶行业应用的要求，而氟橡胶（FKM）虽然性能优良，适合海洋环境，但其强度低、阻尼温域窄。已有的研究表明，添加无机陶瓷粉体如SiC和B4C等可以显著提高氟橡胶的性能，本研究拟进一步采用无机陶瓷填料对氟橡胶进行改性处理，以期进一步提高氟橡胶的强度、改善刚度稳定性以及耐老化性能。　　本文利用改性SiC和B4C陶瓷粉体通过机械共混法制备了FKM复合材料。对复合材料进行了硫化、拉伸、老化及动态力学性能等进行了测试，研究了SiC和B4C及其含量比 FKM复合材料硫化性能、基本力学、老化性能和阻尼性能等的影响；分析了SiC和B4C颗粒对氟橡胶的增强和改性机理；设计并制造了船舶辅机用阻尼减振器，模拟并预报其静刚度。　　研究结果表明，单一和混合改性陶瓷粉体改性 FKM复合材料具有较好的硫化加工性能。SiC和B4C陶瓷粉体的添加，提高了氟橡胶的硬度，其中B4C颗粒的含量对氟橡胶的硬度影响更大。随着SiC和B4C陶瓷粉体填量的增大，复合材料拉伸强度增大；随着SiC和B4C含量比的增加，复合材料的拉伸强度先增加后减小，当SiC和B4C含量比为2:8时，(SiC+B4C)/FKM复合材料拉伸强度最大，达13.8MPa。添加SiC陶瓷颗粒后，FKM复合材料老化后的硬度增加，随着SiC陶瓷颗粒含量的增加，SiC/FKM复合材料老化后的硬度逐渐增加，而添加B4C陶瓷颗粒后，FKM复合材料老化后的硬度降低，添加SiC和B4C混合陶瓷粉体后，FKM复合材料老化后的硬度升高，随着SiC和B4C含量比的增大，复合材料老化后的硬度值呈现先增后减的态势。添加SiC陶瓷粉体提高了FKM复合材料老化后的拉伸强度，添加B4C陶瓷颗粒降低了FKM复合材料老化后的拉伸强度，混合陶瓷粉体的添加提高了FKM复合材料老化后的拉伸强度，但随着SiC和B4C含量比的增加，复合材料的老化后的拉伸强度值增加趋势逐渐减弱。　　单一和混合陶瓷粉体的添加均使 FKM复合材料的最大损耗因子值下降，但玻璃化转变温度升高，氟橡胶高温区域的阻尼性能提高，有效阻尼温域也得到了提高。随着SiC和B4C含量比的增加，氟橡胶高温区域的阻尼性能提高。随着 B4C含量的增加， B4C/FKM复合材料的振动幅值和阻尼比呈先增大后减小的趋势，而隔振系统的一阶固有频率逐渐增大。当B4C含量为15％时，B4C/FKM复合材料的阻尼比增加至0.24，继续增加B4C含量时，阻尼比降低。　　成功设计出船舶辅机用阻尼减振器，采用有限元方法对其阻尼元件的静刚度进行了模拟与预报，结果表明，随着上、下层阻尼材料厚度的增加，静刚度值有所增大，其中上层厚度增加影响值较小。
作者：	刘家伟
专业：	工程力学
导师：	邹广平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文