2008年環(huán)保工程師講義之隔振工程(五)

　　2、影響阻尼材料性能的因素

　　衡量阻尼材料性能的參數(shù)是材料耗損因子，多數(shù)材料的耗損因子會(huì)因外界因素的影響性能會(huì)發(fā)生變化，例如溫度和頻率對(duì)耗損因子就有重要的影響。

　　(1)阻尼材料的性能隨溫度的變化而變化：溫度較低時(shí)表現(xiàn)為玻璃態(tài)，模量高而耗損因子較小;溫度較高時(shí)表現(xiàn)為橡膠態(tài)，模量表現(xiàn)較低耗損因子也不高;在這兩個(gè)區(qū)域中間有一個(gè)過渡區(qū)，過渡區(qū)內(nèi)材料模量急劇下降，而耗損因子較大。

　　(2)頻率的影響：頻率對(duì)阻尼材料的性能的影響取決于材料的使用溫度區(qū)。在溫度一定的情況下，阻尼材料的模量大致隨頻率的增高而增大。

　　對(duì)大多數(shù)阻尼材料來說，溫度和頻率兩個(gè)參數(shù)之間存在著等效關(guān)系。對(duì)其性能的影響高溫相當(dāng)于低頻，低溫相當(dāng)于高頻。

　　3、阻尼基本結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用

　　阻尼結(jié)構(gòu)大致分為離散型阻尼器件和附加型阻尼結(jié)構(gòu)。其中離散型阻尼器件可分為兩大類，一類是應(yīng)用于振動(dòng)隔離的阻尼器件，如金屬彈簧減振器、黏彈性材料減振器、空氣彈簧減振器等，另一類是應(yīng)用于吸收振動(dòng)的阻尼器件，如阻尼吸振器、沖擊阻尼吸振器等。

　　附加型阻尼結(jié)構(gòu)是提高機(jī)械結(jié)構(gòu)阻尼的主要結(jié)構(gòu)形式之一，適用于梁、板、殼件的減振。該結(jié)構(gòu)可大致分為三類：第一類是直接黏附阻尼結(jié)構(gòu)，如自由層阻尼結(jié)構(gòu)、約束層阻尼結(jié)構(gòu)、復(fù)合層阻尼結(jié)構(gòu)(多層的阻尼結(jié)構(gòu))、插條式阻尼結(jié)構(gòu)等;第二類是直接黏附加固定的阻尼結(jié)構(gòu)，如封砂阻尼結(jié)構(gòu)、空氣擠壓薄膜阻尼結(jié)構(gòu)等;第三類是直接固定組合的阻尼結(jié)構(gòu)，如接合面阻尼結(jié)構(gòu)等。

　　目前振動(dòng)控制技術(shù)上較多地使用了直接黏附的阻尼結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)主要有自由阻尼結(jié)構(gòu)和約束阻尼結(jié)構(gòu)。

　　自由阻尼結(jié)構(gòu)是將阻尼材料直接粘貼或涂敷在需要減振的結(jié)構(gòu)的一面或兩面，當(dāng)板振動(dòng)和彎曲時(shí)，板和阻尼層可自由壓縮和延伸，從而使部分機(jī)械能耗損。當(dāng)阻尼材料的彈性模量比較小時(shí)，自由阻尼復(fù)合層的耗損因子可表示為： 式中： ―阻尼材料的損耗因子; ―分別是基板和阻尼材料的彈性模量; ―分別是基板和阻尼材料的厚度。

　　自由阻尼層結(jié)構(gòu)多用于管道包扎以及消聲器、隔聲設(shè)備等易產(chǎn)生振動(dòng)的薄板結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外表面。

　　約束阻尼層結(jié)構(gòu)是在結(jié)構(gòu)的基板表面粘貼阻尼層后，再貼上一層剛度較大的約束板。當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)處于約束板和基板之間的阻尼材料產(chǎn)生拉伸壓縮變形，此變形把部分振動(dòng)能轉(zhuǎn)變成熱能，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)的目的。阻尼層受金屬板約束不能伸縮變形，主要受剪切變形，可以耗散更多的振動(dòng)能。約束層阻尼處理一般可以提供較大的結(jié)構(gòu)損耗因子，比自由阻尼結(jié)構(gòu)有更好的減振效果，但約束阻尼層結(jié)構(gòu)通常選用阻尼層和金屬板相等的對(duì)稱性結(jié)構(gòu)，它的施工復(fù)雜，造價(jià)高，一般用在減振要求比較高的場合。

　　復(fù)合阻尼層結(jié)構(gòu)是用薄層黏彈性材料將多層金屬薄板黏接在一起的具有高阻尼特性并保持金屬板強(qiáng)度的約束阻尼結(jié)構(gòu)。

　　阻尼插入結(jié)構(gòu)是在厚度不同的基本結(jié)構(gòu)層與另行設(shè)置的彈性層之間插入一層阻尼材料組合成的結(jié)構(gòu)。阻尼材料不和黏彈性材料粘貼在一起。當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，上下兩層金屬板產(chǎn)生不同模態(tài)的振動(dòng)，使阻尼材料層產(chǎn)生橫向拉壓應(yīng)變，從而耗損能量。

　　附加阻尼結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)：選擇阻尼結(jié)構(gòu)的形式，要根據(jù)減振控制要求、機(jī)件的結(jié)構(gòu)形式、設(shè)備激勵(lì)狀況和響應(yīng)水平、工作環(huán)境等因素決定。自由阻尼結(jié)構(gòu)適合于拉壓變形，約束阻尼結(jié)構(gòu)適合于剪切變形。

　　4、阻尼減振技術(shù)的工程應(yīng)用

　　阻尼減振降噪技術(shù)，在提高產(chǎn)品和工程結(jié)構(gòu)抗震性和穩(wěn)定性、延長使用壽命方面有很多應(yīng)用，涂敷在金屬結(jié)構(gòu)上的阻尼材料不僅可以有效地抑制結(jié)構(gòu)在固有頻率上的振動(dòng)，而且還能大幅度的降低結(jié)構(gòu)噪聲。如在火車、汽車、飛機(jī)的客艙內(nèi)壁涂阻尼材料，可以有效地降低噪聲，改善環(huán)境。

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