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是材料耗損因子，多數材料的耗損因子會因外界因素的影響性能會發(fā)生變化，例如溫度和頻率對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：溫度較低時表現為玻璃態(tài)，模量高而耗損因子較小;溫度較高時表現為橡膠態(tài)，模量表現較低耗損因子也不高;在這兩個區(qū)域中間有一個過渡區(qū)，過渡區(qū)內材料模量急劇下降，而耗損因子較大。

　　(2)頻率的影響：頻率對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。

　　對大多數阻尼材料來說，溫度和頻率兩個參數之間存在著等效關系。對其性能的影響高溫相當于低頻，低溫相當于高頻。

　　3、阻尼基本結構及其應用

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

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

　　目前振動控制技術上較多地使用了直接黏附的阻尼結構。該結構主要有自由阻尼結構和約束阻尼結構。

　　自由阻尼結構是將阻尼材料直接粘貼或涂敷在需要減振的結構的一面或兩面，當板振動和彎曲時，板和阻尼層可自由壓縮和延伸，從而使部分機械能耗損。當阻尼材料的彈性模量比較小時，自由阻尼復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。

　　自由阻尼層結構多用于管道包扎以及消聲器、隔聲設備等易產生振動的薄板結構的內、外表面。

　　約束阻尼層結構是在結構的基板表面粘貼阻尼層后，再貼上一層剛度較大的約束板。當結構振動時處于約束板和基板之間的阻尼材料產生拉伸壓縮變形，此變形把部分振動能轉變成熱能，從而達到減小結構振動的目的。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能。約束層阻尼處理一般可以提供較大的結構損耗因子，比自由阻尼結構有更好的減振效果，但約束阻尼層結構通常選用阻尼層和金屬板相等的對稱性結構，它的施工復雜，造價高，一般用在減振要求比較高的場合。

　　復合阻尼層結構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度的約束阻尼結構。

　　阻尼插入結構是在厚度不同的基本結構層與另行設置的彈性層之間插入一層阻尼材料組合成的結構。阻尼材料不和黏彈性材料粘貼在一起。當結構振動時，上下兩層金屬板產生不同模態(tài)的振動，使阻尼材料層產生橫向拉壓應變，從而耗損能量。

　　附加阻尼結構的選擇和設計：選擇阻尼結構的形式，要根據減振控制要求、機件的結構形式、設備激勵狀況和響應水平、工作環(huán)境等因素決定。自由阻尼結構適合于拉壓變形，約束阻尼結構適合于剪切變形。

　　4、阻尼減振技術的工程應用

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

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