阻尼减震橡胶
现实生活中振动无处不在,振动的现象是不容忽视也是不可缺少的,人们一直致力于振动的产生,控制和消除的研究,所有的物体的振动都会产生声音,如果没有振动就不会有音乐,人类也无法进行语言交流了.但是振动也会对人们的生活产生许多不利的影响,如:共振会导致装置的损坏,噪音会影响人类的生活环境等.怎样将振动对人们产生的不利影响减到最小,是当前减震技术发展和追求的方向。减震技术的核心是消除干扰性振动或找出解决的方法,现在比较适用和成熟的减震方法是橡胶减震系统,早在橡胶应用于工业之初,人们就使用了橡胶隔离来进行减震。
橡胶是一种很理想的阻尼材料，阻尼减震技术是利用橡胶特有的粘弹性，在震动过程中，在外力作用下导致剧烈的内摩擦，产生了反作用力，将动能转化为热能，实现了能量转换，从而达到降低震幅的目的。
减震橡胶的作用:
代替金属弹簧起到消振,吸振作用.其主要的性能要求在静刚度、动刚度、耐久性能上。
减震橡胶的特点:
①橡胶是由多种材料相组合而成,同一种形状通过材料调整可以拥有不同的性能.
②橡胶内部分子之间的摩擦使它拥有一定的阻尼性能,即运动的滞后性(受力过程中橡胶的变形滞后于橡胶的应力).
③橡胶在压缩、剪切、拉伸过程中都会产生不同的弹性系数
减震橡胶的性能特征：
静刚度的定义：指减震橡胶在一定的位移范围内,其所受压力(或拉伸力) 变化量与其位移变化量的比值.
动刚度的定义：指减震橡胶在一定的位移范围内, 一定的频率下, 其所受压力(或拉伸力)变化量与其位移变化量的比值.
动倍率的定义指减震橡胶在一定的位移范围内所测定的动刚度与静刚度的比值,即:Kd/Ks
损耗系数: 在减震橡胶的受力过程中,橡胶的变形与橡胶的应力之间存在着一定的相位差,而橡胶的应力一般要超前于橡胶的变形一定的相位角δ
扭转刚度: 指减震橡胶在一定的扭转角范围内,其扭转力矩与扭转角之间的比值.
耐久性能: 指减震橡胶在一定的方向一定的预加载荷、振幅、振动频率下,经往复振动n次后产品完好或将产品往复振动直至破坏时的振动次数, 耐久性能是衡量一个减震橡胶件的安全性能和综合性能的重要指标.
橡胶阻尼材料研究进展 摘要：在本文中，对近些年来的对橡胶阻尼材料的研究进了简单的介绍。经过大量经验得知，对于橡胶阻尼材料进行设计的主要原则是：尽量使有效阻尼温度的范围增大，增大其损耗模量以及滞后损失，减小其储存模量。为了对橡胶阻尼材料的减震性能进行提高，目前采用最广泛的方法是：材料结构改进、橡胶接枝和嵌段共聚以及橡胶与橡胶、纤维、塑料共混。 关键词：橡胶阻尼材料研究进展 前言： 机械在运转时会产生污染环境的震动以及噪声，同时这些危害的产生对于机械加工的密度以及精度也都会有影响，从而造成机械的使用寿命会缩短，机械结构会因疲劳而发生损坏。为了使这个问题得到解决，国内外的研究人员一直致力于增大机械系统或结构的能量损耗的研究。新的技术以及新的材料在阻尼减震的研究中不断被引用，由于高分子阻尼减震材料具有优异的性能而不断的在阻尼减震中得到应用。对于此种材料的应用，既可以有效的减低机械震动以及噪音，并且使机械产品的质量得到了保证。在汽车工业中，对于减震橡胶材料的使用，使得汽车的舒适性、安全性以及其稳定性都得到了大幅的提高。在本文中对橡胶阻尼材料以丙烯酸酯橡胶、聚氨酯为例的研究进展进行了简单的介绍。 一、橡胶材料的阻尼机理简介 橡胶材料之所以能够产生阻尼作用，这是由于其滞后现象。当橡胶出现拉伸-回缩这一循环变化时，会产生链段间的内摩擦阻力，为了要克服这种阻力就会产生内耗。 当橡胶处于玻璃态时其分子链段的运动能力几乎为零，模量很高，不能完成机械能转变成热能的耗散，能量的贮存形式是位能；分子链段的运动能力较高时，橡胶是处于高弹态，但是这个阶段对于机械能的吸收的能力是有限的，所以我们需要对一种转变区域进行确定，即在这个区域里，橡胶材料的模量较低，损耗因子较高，这样只要振动频率在要求范围内，分子基团间就能进行相互耦合，从而耗散振动能量。 此外，大量的专家学者定量研究了橡胶材料的阻尼机理。其中包括：阻尼性能与分子结构的定量关系研究、互穿聚合物网络的协同效应等等。有学者指出，在聚合物中，分子基团对于阻尼特性的增强的原因不仅仅在于其分子结构，还包括此分子的位置，基团贡献分子理论便诞生了。 二、橡胶阻尼材料 1、丙烯酸酯橡胶
国产阻尼减振降噪材料（潜艇等） 前言 ?nbsp; 随着科学技术的发展和人们环保意识的提高，降低舰船等交通工具的振动和噪声越来越迫切。如何控制舰船的振动和噪声是一个复杂的系统工程，也是衡量一个国家造船水平的重要标志。 ?nbsp; 舰船上存在着多种振源，其产生的振动和噪声会造成严重的危害，如引起铆钉松动，结构破坏；影响船员的舒适性，易造成船员疲劳；影响仪器、仪表的正常工作，降低使用精度等等。对军船而言，振动和噪声还会降低声呐、雷达的作用距离，大大削弱其战斗力。 ?nbsp; 传统的减振降噪方法是结构加强，其主要缺点是振动能没有消耗掉，从而导致噪声向其它部位传播。阻尼材料利用高分子材料的粘弹性将振动能转化为热能耗散掉，从而有效地降低结构振动和噪声。阻尼技术对宽频带随机振动和噪声特别有效，尤其适合于以框架结构为主的造船业。 ?nbsp; 阻尼技术发展简史 ?nbsp; 本世纪50年代初，德国专家H.Oberst 最先提出自由阻尼结构的理论并在飞机上得到应用。50年代末，美国专家Kerwin 和 Ungar等人将Oberst的复刚度法推广至约束阻尼结构，该结构最早应用于核潜艇壳体和主机机座上。理论和应用表明：约束阻尼结构具有更好的减振降噪效果。目前，美国、俄罗斯、英国、法国、日本等发达国家在舰船上广泛使用各类阻尼材料。 ?nbsp; 我国从60年代起开始研究自由阻尼材料，70年代初具规模。80年代末期约束阻尼结构的阻尼材料在舰船上得到应用，主要产品有上海钢铁研究所的阻尼钢板、七二五所的SBⅡ阻尼涂料、化工部海洋化工研究院（青岛）的ZHY-171和T54/T60阻尼涂料等。 ?nbsp; 目前，阻尼材料已广泛应用于航空、航天、舰船、汽车、机械、纺织、建筑、体育等领域，具有重要的社会和经济效益。 ?nbsp; T54/T60阻尼涂料的主要性能 ?nbsp; 阻尼材料的作用原理是将振动能转化为热能耗散掉，使产生噪声的振动能量大大衰减，即从声（振）源上有效地控制振动和噪声。因此阻尼涂料主要用于振动和噪声的产生
阻尼减震橡胶 现实生活中振动无处不在,振动的现象是不容忽视也是不可缺少的,人们一直致力于振动的产生,控制和消除的研究,所有的物体的振动都会产生声音,如果没有振动就不会有音乐,人类也无法进行语言交流了.但是振动也会对人们的生活产生许多不利的影响,如:共振会导致装置的损坏,噪音会影响人类的生活环境等.怎样将振动对人们产生的不利影响减到最小,是当前减震技术发展和追求的方向。减震技术的核心是消除干扰性振动或找出解决的方法,现在比较适用和成熟的减震方法是橡胶减震系统,早在橡胶应用于工业之初,人们就使用了橡胶隔离来进行减震。 橡胶是一种很理想的阻尼材料，阻尼减震技术是利用橡胶特有的粘弹性，在震动过程中，在外力作用下导致剧烈的内摩擦，产生了反作用力，将动能转化为热能，实现了能量转换，从而达到降低震幅的目的。 减震橡胶的作用: 代替金属弹簧起到消振,吸振作用.其主要的性能要求在静刚度、动刚度、耐久性能上。 减震橡胶的特点: ①橡胶是由多种材料相组合而成,同一种形状通过材料调整可以拥有不同的性能. ②橡胶内部分子之间的摩擦使它拥有一定的阻尼性能,即运动的滞后性(受力过程中橡胶的变形滞后于橡胶的应力). ③橡胶在压缩、剪切、拉伸过程中都会产生不同的弹性系数 减震橡胶的性能特征： 静刚度的定义：指减震橡胶在一定的位移范围内,其所受压力(或拉伸力) 变化量与其位移变化量的比值. 动刚度的定义：指减震橡胶在一定的位移范围内, 一定的频率下, 其所受压力(或拉伸力)变化量与其位移变化量的比值. 动倍率的定义指减震橡胶在一定的位移范围内所测定的动刚度与静刚度的比值,即:Kd/Ks 损耗系数: 在减震橡胶的受力过程中,橡胶的变形与橡胶的应力之间存在着一定的相位差,而橡胶的应力一般要超前于橡胶的变形一定的相位角δ 扭转刚度: 指减震橡胶在一定的扭转角范围内,其扭转力矩与扭转角之间的比值. 耐久性能: 指减震橡胶在一定的方向一定的预加载荷、振幅、振动频率下,经往复振动n次后产品完好或将产品往复振动直至破坏时的振动次数, 耐久性能是衡量一个减震橡胶件的安全性能和综合性能的重要指标.
第十章．阻尼减振降噪技术 A、教学目的 1.隔振及其原理(C：理解) 2.阻尼降噪及其原理(C：理解) 3.阻尼降噪的量度(B：识记) 4.阻尼材料和结构的特性及选用(B：识记) B、教学重点隔振原理、阻尼降噪原理及其量度、阻尼材料和结构的特性及选用。 C、教学难点 阻尼降噪原理及其量度、阻尼材料和结构的特性及选用。 D、教学用具 多媒体——幻灯片 E、教学方法 讲授法 F、课时安排 2课时 G、教学过程 声波起源于物体的振动，物体的振动除了向周围空间辐射在空气中传播的声(称”空气声”)外，还通过其相连的固体结构传播声波，简称“固体声”，固体声在传播的过程中又会向周围空气辐射噪声，特别是当引起物体共振时，会辐射很强的噪声。 振动除了产生噪声干扰人的生活、学习和健康外，特别是1~100Hz的低频振动，直接对人有影响。长期暴露于强振动环境中，人的机体将受到损害，机械设备或建筑结构也会受到破坏。 对于振动的控制应从以下两方面采取措施：一是对振动源进行改进以减弱振动强度；二是在振动传播路径上采取隔振措施，或用阻尼材料消耗振动的能量并减弱振动向空间的辐射。从而，直接或间接地使噪声降低。 一. 振动对人体的危害 从物理学和生理学角度看，人体是一个复杂系统。如果把人看作一个机械系统。 振动的干扰对人、建筑物及设备都会带来直接的危害。振动对人体的影响可分为全身振动和局部振动：全身振动是指人直接位于振动体上时所受的振动；局部振动是指手持振动物体时引起的人体局部振动。可听声的频率范围为20～20000 Hz，而人能感觉到的振动频率范围为1～100 Hz。振动按频率范围分为低频振动(30Hz以下)、中频振动(30-100Hz)和高频振动(100 Hz以上)。 实验表明人对频率为2—12 Hz的振动感觉最敏感。对于人体最有害的振动频率是与人体某些器官固有频率相吻合(即共振)的频率。这些固有频率是：人体在6 Hz附近；内脏器官在8Hz附近；头部在25 Hz；神经中枢则在250Hz左右。低于2Hz的次声振动甚至有可能引起人的死亡。人对振动反应的敏感度按频率和振幅大小，大致分为6个等级，见图10-1。(P203) 振动的影响是多方面的，它损害或影响振动作业工人的身心健康和工作效率，干扰居民的正常生活，还影响或损害建筑物、精密仪群和设备等。根据人体对某种振动刺激的主观感觉和生理反应的各项物理量，国际标准化组织(ISO)和一些国家推荐提出了不少标准，主要包括局部振动标准(ISO5349-1981, P203)、整体振动标准(ISO2631-1978, P204)和环境振动标准(GB10070-88, P205)。 局部振动标准(ISO5349-1981):如人的手所感受的振动。
阻尼减振降噪结构几何参数特性分析* 孙大刚诸文农马卫东杨光 【摘要】分析了阻尼减振降噪结构模型中几何参数的特性及其对结构损耗因子的影响。对采用非间隔式阻尼层结构和间隔阻尼层结构几何参数进行了研究，最后对大型履带式拖拉机行走系进行了阻尼减振降噪结构的实际应用和性能对比试验分析。 叙词：阻尼减振降噪几何参数分析 引言 在农业机械中常有需做减振降噪处理的杆、管等对称结构件，若对此类结构件采用不同的减振型式，其减振降噪效果会相差很大。因此有必要对它们进行研究，以获得最佳的减振降噪性能。 1 减振结构模型 对于n弹性约束层组合减振结构(简称组合结构)，采用复刚度方法，用结构的损耗因子来评价其对振动能的损耗率 (1) 式中η——组合结构的损耗因子Z ——组合结构的耦连参 数(复数) (EI)*——n弹性层复弯曲刚度，E为弹性层材料的抗弯模量，I 为结构横截面对中性层的惯性矩 Y——组合结构的几何参数 Y的通式为 (2) ——组合结构的传递弯曲刚度 式中(EI) t ——组合结构未耦连时的弯曲刚度 (EI) ——组合结构完全耦连时的弯曲刚度 (EI) ∞ 由式(1)知，几何参数Y直接影响到结构的减振效果，故需研究不同的减振结构所形成的几何参数Y对结构的减振性能的影响。 2 对称结构几何参数Y的特性
图1矩形截面减振结构 首先以最常见的矩形截面结构(见图1)为例，其1、3为弹性约束层并以第1层为参考层；第2层为阻尼层。弹性层至中性层0—0的距离D 为 (3) 式中E 1′、E 3 ′——第1、3弹性约束层的弹性模量的实部 F 1、F 3 ——第1、3弹性约束层横截面的面积 再由式(2)求得 （4） 式中H 31——第3层至第1层中性层的距离B １ ′、B ３ ′——第1、3 层复弯曲刚度的实部 K １′、K ３ ′——第1、3层复拉伸刚度的实部 通常结构的第1、3层(弹性层)采用同种材料，经对式(4)求极值， Y/K １ ′=0和Y/ K 3′=0，可得出结论：阻尼层采用对称布置可使结构的Y=Y max ，此时的 结构对振动能量的损耗率达最大值，若结构布置不当，其损耗因子相差很大，有时η仅为10-3～10-2ηopt数量级。 2.1 管状对称结构(非间隔式)的几何参数 管状对称结构件与矩形结构类似，所选用的阻尼层数、型式、结构几何尺寸不同均会使结构的损耗因子值出现较大的变化。图2为非间隔式阻尼层结构，其特点是结构简单，制作容易，对冲击载荷的缓冲效果好；不足的是其损耗因子达一定值后很难再提高。
阻尼橡胶材料的研究进展 文章针对阻尼橡胶材料的设计原则，阐述了影响橡胶阻尼性能的因素，包括橡胶结构的影响以及与橡胶配合使用的组分（共混基体、填料、有机小分子、增塑软化体系）的影响，并展望了橡胶阻尼技术的发展趋势。 标签：阻尼；橡胶；填料；共混；有机小分子；增塑软化 引言 日常生活和生产中的振动和噪声给人们带来了严重的危害，必须采用有效的手段加以控制。阻尼橡胶材料利用橡胶的动态黏弹行为，将振动能以热的形式耗散，可广泛应用于降低机械噪聲、减轻机械振动、吸声、隔声，提高工作效率，同时还可以改善产品质量。阻尼橡胶材料通常用耗散因子tanδ表示阻尼特性。对于阻尼橡胶材料的设计原则包括：提高材料的阻尼因子，即tanδ高；拓宽阻尼温度范围。 1 橡胶结构影响 影响橡胶阻尼性能的因素很多，其中聚合物自身的结构对阻尼性能有直接影响。内耗大的橡胶阻尼效果好，内耗大的橡胶应该是具有足够高的分子量和分子量分布的多分散性，分子链间应存在较强的相互作用，如离子键、氢键、极性基团等，分子链中引入侧基来增加分子间的内摩擦。在常用橡胶中，丁基橡胶和丁腈橡胶的内耗较高，氯丁橡胶、聚氨酯橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡胶居中，丁苯橡胶和天然橡胶较低。另外，通过共聚形成具有特定链段结构的聚合物也可影响橡胶的阻尼性能。当通过接枝共聚或嵌段共聚在聚合物侧链生成链段或形成具有不同链段的嵌段结构后，可以增大内聚能、增加聚合物链段的运动和相互摩擦，从而提高聚合物的阻尼性能。除了上述影响因素外，本文主要从共混基体、填料、有机小分子、软化增塑体系这几个方面阐述了其对橡胶阻尼性能的影响。 2 与橡胶配合的组分影响 2.1 共混基体 将相容性较差的多种聚合物混合，可以产生具有微观相分离结构特征的复合材料。上述结构特征使各聚合物的玻璃化转变区域发生叠加，进而可以有效拓宽阻尼区域。为了提高橡胶的阻尼性能，常常将具有不同玻璃化转变温度Tg的聚合物进行共混后，在不同玻璃化转变温度Tg间获得较宽的阻尼峰，常用的混合方式包括不同类型橡胶的共混以及橡胶与塑料的并用。 黄瑞丽[1]等采用饱和非极性三元乙丙橡胶EPDM和不饱和极性环氧化天然橡胶ENR-50制备出二元共混阻尼材料。通过在两相中硫化剂的迁移，导致二元共混物中ENR-50交联密度比单独硫化时高、阻尼内耗峰向高温方向外扩，EPDM
液压阻尼减震器的工作原理 Tag：减震器，隔震器，减震，隔震，钢 液压式减震器是目前摩托车使用最为普遍的减震器，现简要介绍其工作原理。 1、液压阻尼式后减震器 液压式减震器的结构同吸入式泵基本相似，不同之处只是液压减震器的钢体上端是封闭的，而阀门上留有小孔。当后轮遇到凸起的路面受到冲击时，缸筒向上移动，活塞在内缸筒里相对往下移动。此时，活塞阀门被冲开向上，内缸筒腔内活塞下侧的油不受任何阻力地流向活塞上侧。同时，这一部分油也通过底部阀门上的小孔流入内、外缸筒之间的油腔内。这样就有效地衰减了凹凸路面对车辆的冲击负荷。而当车轮越过凸起地面往下落时，缸筒也会跟着往下运动，活塞就会相对于缸筒向上移动。当活塞向上移动时，油冲开底部的阀门流向内缸筒，同时内缸筒活塞上侧的油经活塞阀门上的小孔流向下侧。此时当油液流过小孔过程中，会受到很大的阻力，这样就产生了较好的阻尼作用，起到了减震的目的。 2、伸缩管式前*液力减震器 伸缩式前*同前轮和车架是连在一起的，它既起到一部分骨架支撑作用，又起到减震器的作用。随着柄管和套管之间的相互伸缩，前*内的油经设置在隔壁的小孔流动。当柄管压缩时，随着柄管的移动，B室里的油受压后经柄管上的小孔流向C室。同时经自由阀流向A室。油液流动时，受到的阻力衰减了压缩力。当压缩行程快到极限时，柄管末端的锥形油封片就会插上，从而封闭了B室内油的通路。此时，B室油压激剧上升，使其处于被封闭的状态，这样就限制了柄管的行程，有效地防止前*上的可动零件之间的瞬间机械碰撞。 在柄管伸张（即反弹）时，A室内的油经设在前*活塞上部（*近活塞环附近）的小孔流向C室。此时，油液流动所受到的阻力衰减了伸张力。当伸张行程快到极限时，反弹弹簧的伸长吸收了振动能量，而且在这一过程中，油经前*活塞下部的小孔补充到B室，为下一次的工作做好了准备。 三、减震力调节器及防点头装置 1、减震力调节器 根据道路状况和摩托车上负荷的大小，需要对摩托车乘坐的缓冲程度进行调节。减震力调节器主要有凸轮式、螺旋式及气压式和油压式，最常见的是凸轮式。 凸轮式调节器在减震器本体上焊接制动器处装一个波纹阶梯的圆筒凸轮，转动凸轮进行调节。这种结构最简单，且价格低，因而被广泛采用。不过，也有通过拨动手柄来改变凸轮位置进行调节的。 2、防点头装置 防点头（即防俯冲）装置的作用是根据制动力的大小自动减轻制动时俯冲的影响，以及获得舒适的制动感。该机构装在前*下部。前轮受到冲击及轻微制动时，前*管内的油沿着中细箭头的方向流动。紧急制动时，利用制动钳的动作制动钳的销（即活塞）介入，从而堵住减震器油的通路，油从活塞上的油路通过孔阀回到内油管，孔阀的通道比减震器受冲击动作时的油路小，油的流动受到限制，防俯冲装置使减震器受到压缩时的阻尼增大，俯冲得到有效控制。这时，由于制动力的作用，前面的负荷增加，由于制动钳的作用，俯冲力就和阀的挤压力相平衡，即使在动作中受到路面的冲击，由于正常的油路还通着，也可起到一定的缓冲作用。
2011年4月材 料 开 发 与 应 用 文章编号:1003 1545(2011)02 0075 04 阻尼材料发展现状与应用进展 张文毓 (中国船舶重工集团公司第七二五研究所,河南洛阳 471039) 摘 要:综述了国外阻尼材料发展现状,对阻尼材料的发展趋势进行了展望。关键词:阻尼材料;发展;应用中图分类号:TB34 文献标识码:A 收稿日期:2010-06-22 作者简介:张文毓,女,1968年生,高级工程师,现主要从事情报研究工作。E -m a i:l Z W Y68218@163 com 。 阻尼材料是将固体机械振动能转变为热能而耗散的材料,主要用于振动和噪声控制。阻尼材料按特性分为4类[1] : 橡胶和塑料阻尼板:用作夹芯层材料。应用较多的有丁基、丙烯酸酯、聚硫、丁腈和硅橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯和环氧树脂等。这类材料可以满足-50-200 C 范围内的使用要求。 橡胶和泡沫塑料:用作阻尼吸声材料。应用较多的有丁基橡胶和聚氨酯泡沫,以控制泡孔大小、通孔或闭孔等方式达到吸声的目的。 阻尼复合材料:用于振动和噪声控制。它是将前两类材料作为阻尼夹芯层,再同金属或非金属结构材料组合成各种夹层结构板和梁等型材,经机械加工制成各种结构件。 高阻尼合金:阻尼性能在很宽的温度和频率范围内基本稳定。应用较多的是铜 锌 铝系、铁 铬 钼系和锰 铜系合金。下面对阻尼材料的发展、应用等进行分析、综述,以期对阻尼材料有一个全面的了解。 1 国外阻尼材料发展现状 1.1 主要研究计划 (1)美国先进研究项目局正在筹划复合材料壳体潜艇的研究工作。复合材料壳体潜艇既吸收一部分艇的自噪声,又可吸收一部分敌方主动式声呐发出的声波,从而提高艇的隐蔽性。 (2)美国海军金属加工中心开展研究计划项目之一,旨在对一种备选的阻尼材料进行鉴定和验证,拟用于弗吉尼亚核潜艇(SSN 774),使海 军能够更加有效使用阻尼材料,降低总成本。 (3)美国国家涡轮机高周疲劳计划,由美国空军、海军及国家宇航局合作,分7个专题,其中之一为被动阻尼技术。 (4)美国海军结构基础减震计划,采用层压复合材料用于减震。 (5)日本理工大学2002研究计划中有基于分子设计开发新型高阻尼材料的项目。 (6)英国剑桥大学CAVEND I S H 实验室承担的一项合同项目,利用液晶弹性体制作阻尼材料[2] 。 (7)在美国TDSI (T e m asek Defence Syste m Institute)支持下[3] ,新加坡计划研究一种具有高阻尼和高刚性的潜艇螺旋桨材料,其目标是开发一种粘弹性复合材料,以减少水下武器和随艇设备的辐射噪声,实现隐身潜艇。其内容是:开发各种超低噪声粘弹性复合材料以制备具有高阻尼和高刚性的潜艇螺旋桨;通过涂覆一种高阻尼、高刚性的颗粒增强复合材料,开发一种机械装置的被动减噪方法。1.2 主要研究内容1.2.1 粘弹性阻尼材料 (1)粘弹性材料应力 应变本构关系模型及性能预测研究; (2)粘弹性阻尼材料高频动态力学性能测试技术研究; (3)静压力条件下动态力学性能测试表征技术研究; (4)粘弹性材料阻尼微观设计技术研究; 75
浅析结构阻尼 院系:土木工程学院 班级:研1404 姓名:张晓彤 学号:143085213123 日期:2014年11月24日
摘要：结构阻尼是描述振动系统在振动时能量损耗的总称。包括DTC东泰五金阻尼、阻尼铰链、阻尼滑轨粘性阻尼、干阻尼、滞后阻尼和非线性阻尼。本文主要总结和阐述了阻尼减震结构的概念与原理，结构减震控制的原理与概念，耗能减震的概念原理与分类，以及粘滞阻尼、金属耗能、粘弹性阻尼、摩擦耗能减震的原理与概念，以及各自的应用范围。 关键词：减震金属耗能摩擦耗能粘弹性阻尼粘滞阻尼 前言 地震和风灾害严重威胁着人类的生存和发展，自从人类诞生以来人们就为抗拒这两种自然灾害而奋斗。随着科学技术和人民生活水平的提高，预防与抵御地震和风灾的能力也在不断的提高，结构减震（振）控制技术作为抗御地震（强风）的一种有方法，也得到了发展和应用，并成为比较成熟的技术，结构减震（振）控制方法改变了通过提高结构刚度、强度和延性来提高结构的抗震抗风能力的传统抗震抗风方法，而是通过调整或改变结构动力特性的途径，改变结构的震（振）动反应，有效的保护结构在地震强风中的安全。在结构中加入耗能器来控制结构的地震和风振反应的耗能减震（振）方法是结构减震控制技术中一种有效、安全、可靠、经济的减震（振）方法。 1 阻尼结构的概念与原理 1.1结构减震控制的基本概念 传统的结构抗震方法是通过增强结构本身的抗震性能（强度、刚度、延性）来抵御地震作用的，即由结构本身储存和耗散地震能量，这是被动消极的抗震对策。由于地震的随机性，人们尚不能准确的估计未来地震灾害作用的强度和特性，按照传统抗震方法设计的结构不具备自我调节功能。因此，结构很可能在地震或风荷载作用下不满足安全性能的要求，而产生严重破坏或倒塌，造成重大的经济损失和人员伤亡。 合理有效的抗震途径是对结构安装抗震装置系统，由抗震装置与结构共同承受地震作用，即共同存储和耗能地震能量，以调节和减轻结构的地震反应。这是积极主动的抗震对策，也是目前抗震对策中的重大突破和发展方向。 1.2结构减震控制的分类 结构减震控制根据是否需要外部能量输入可分为被动控制、主动控制、半主动控制、智能控制和混合控制。 1.3耗能减震的概念 结构耗能减震技术是在结构物的某些部位（如支撑、剪力墙、节点、联结缝或连接件、楼层空间、相邻建筑间、主附结构间等）设置耗能（阻尼）装置（或元件），通过耗能阻尼装置产生摩擦、弯曲（或剪切、扭转）、弹塑（或粘滞、粘弹）性滯回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量，以减小主体结构地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的。耗能阻尼装置元件和支撑构件构成耗能部件，装有耗能
新型的聚合物阻尼材料的研究与进展——丙烯酸酯橡胶阻尼材料研究进展 专业及班级：高材09级（1）班 姓名：董飞 学号： 40901020107
目录 摘要： (2) 关键词： (2) 概述 (2) １高聚物材料的阻尼机理 (2) ２丙烯酸酯橡胶阻尼的改性方法 (3) ２．１共混改性 (3) ２．２共聚 (4) ２．３ＩＰＮ (4) ２．４添加有机小分子 (5) ２．５填充改性 (5) ３结论 (6) ４展望 (6)
丙烯酸酯橡胶阻尼材料研究进展 摘要： 分析了高聚物材料的阻尼机理，简要介绍了阻尼性能的评价方法，重点阐述了丙烯酸酯橡胶的共混、共聚、ＩＰＮ、添加小分子及填充改性制备高性能阻尼材料的研究进展，指出对丙烯酸酯橡胶阻尼材料应用于耐高温环境的阻尼性能缺乏研究，还有待深入，研制集绿色和多功能为一体的新型阻尼材料将是未来高聚物阻尼材料又一个重要的发展方向。 关键词： 丙烯酸酯；阻尼材料；共混；橡胶；共聚 概述 在现代科技高速发展的时代，各种机械设备正向高速、高效、自动化方向发展，但其在工作时所产生的振动和噪声严重破坏了机械本身的精确度、可靠性和稳定性，而且还会缩短机械零部件的使用寿命，同时也会对人们的身心健康产生严重的影响，如损伤听力、影响睡眠、诱发疾病等。因此，通过增大机械系统的能量损耗来达到减振、降噪目的的阻尼研究一直是国内外关注的焦点。在阻尼材料的研究过程中，高阻尼、宽温域的阻尼材料是研究的重点。在应用于阻尼材料的高分子材料历史中，橡胶因具有高弹性而优先得到使用。丙烯酸酯橡胶（ＡＣＭ）是橡胶类的一种，是以丙烯酸烷基酯为主要成分的耐高温、耐油性、耐臭氧、抗紫外线等综合性能优异的合成橡胶，耐高温仅次于氟橡胶和硅橡胶，且价格仅为氟橡胶的１／１０。丙烯酸酯橡胶阻尼材料在室温附近的阻尼性能优越，同时具有良好的粘结性能和力学性能，以及耐热、耐老化等优点，在减振和吸声等领域逐渐受到关注［１－５］，并广泛应用于汽车、机械、电子、化工、仪表、轻工等行业中。本文简要介绍了高聚物材料的阻尼机理，重点阐述了丙烯酸酯 橡胶阻尼材料的改性方法。 １高聚物材料的阻尼机理 高聚物阻尼材料是目前应用最广泛的黏弹性阻尼材料，因其结构的特殊性而
[研究与设计] 阻尼复合结构阻尼性能的研究与优化① 杨 雪 王源升 朱金华 余红伟 (海军工程大学 武汉 430033) [关键词]复合结构;阻尼性能;优化;遗传算法 [摘 要]制备了多层粘弹阻尼复合结构,研究了结构布置形式变化及各层厚度变化对多层粘弹阻尼复合结构阻尼性能的影响,并利用遗传算法对阻尼复合结构阻尼性能进行优化设计。 [中图分类号]O327;O345 [文献标识码]A [文章编号]100129855(2005)0320017203 Research and opti m ization of com pounded dam p i ng structure’s dam p i ng performance Yang Xue W ang Yuan sheng Zhu J inhua Yu Hongw ei Keywords:com pounded structu re;dam p ing p erfo rm ance;op ti m is m;inheritance algo rithm Abstract:W ith the m odel of a m u lti2layer viscoelastic com pounded dam p ing structu re,the p ap er studied the structu re arrangem en t tran sfo rm ing and influence of each layer th ickness change on dam p ing p erfo r2 m ance of m u lti2layer com pounded viscoelastic dam p ing structu re.T he inheritance algo rithm is app lied to m ake op ti m izati on design on com pounded dam p ing structu re’s dam p ing p erfo rm ance. 1 前 言 现代水声探测技术的发展,促使世界各国对舰艇的减振降噪进行了大量的研究工作,采用了各种技术手段,其中粘弹阻尼减振降噪技术是最有效的手段之一[1,2]。粘弹阻尼减振降噪技术是利用聚合物在受交变应力(如振动)作用时,变形滞后于应力的变化,这种滞后将振动体的动能转化为热能而消耗掉,进而达到减振降噪的目的。对这项技术来说,阻尼材料是核心。又由于大多数粘弹性材料的弹性模量很低,它们不能直接成为工程中的结构材料,因此必须将它们粘附于需要作减振降噪处理的构件上,组成阻尼复合结构,才能发挥减振降噪的作用。对于选定的粘弹性阻尼材料来讲,材料本身的损耗因子是确定的,为了寻求最佳的阻尼效果,敷设厚度和敷设方式就尤其重要了。所以阻尼复合结构阻尼性能的研究和优化设计对于粘弹阻尼减振降噪技术来说是非常重要的。阻尼复合结构的实质就是:将现有的性能较单一的各种阻尼材料进行简单的物理组合,使其变成能满足各种不同性能要求的阻尼结构形式,因此它是一种既经济又实用且能获得各种阻尼性能要求的有效措施。实践证明[3],使用这种方法,能从有限种类的阻尼材料中,派生出各种不同阻尼性能的阻尼复合结构。现有的复合结构的基本类型有自由阻尼和约束阻尼两种。约束阻尼结构由于剪切损耗而具有更大的结构损耗,因而在噪声与振动控制工程中得到了越来越广泛的应用[4～7],但其缺点是材料比重较大、剪裁困难、工艺复杂且成本高而受到限制[8]。本文将制备一类新型阻尼复合结构——多层粘弹阻尼复合结构(它既不同于一般的自由阻尼结构,也不同于传统的约束阻尼结构),并详 ①[收稿日期]2004-3-5 [作者简介]杨 雪(1975-),女,汉族,湖北人,博士研究生,研究方向:阻尼材料及其复合结构的研究。 王源升(1960-),男,汉族,山东人,教授,研究方向:阻尼材料及其复合结构的研究。 朱金华(1961-),男,汉族,山东人,教授,研究方向:阻尼材料及其复合结构的研究。 余红伟(1967-),男,汉族,河南人,教授,研究方向:阻尼材料及其复合结构的研究。
阻尼减振材料滞弹性位移场模型参数寻优及计算* 曹友强1邓兆祥1，2李军1 （1.重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400030 2.汽车NVH及安全控制国家重点实验室，重庆400039） 摘要：针对阻尼材料滞弹性位移场模型多参数、多目标、非线性优化问题，给出了一种粒子群算法与序列二次规划法相结合的多参数变量寻优解法，并将模型优化结果与标准流变学模型、分数导数模型及试验结果进行了比较。基于ADF 数学模型建立了粘弹性集中参数系统及阻尼夹芯板结构的动力学方程，并进行了结构模态响应分析及阻尼预测。计算结果表明：该组合寻优解法不仅能得到较好的最优解，而且确定出的模型参数准确可信,优化后的ADF模型能很好的再现阻尼材料的本构特征。 关键词：阻尼材料；ADF模型；混合算法；多参数优化；动力特性 中图分类号：TH113.1文献标识码：A 在工程实践中，含阻尼材料的复合结构常被广泛用于抑制结构的振动和噪声[1]。粘弹性阻尼材料的本构模型决定了这类结构的动力学方程形式,由此可见阻尼材料本构模型的选用和计算尤为重要。由于粘弹性材料的本构关系随时间、频率和温度的变化而变化，使得粘弹性材料本构模型变得复杂多样，其参数优化计算也变得比较繁琐。目前大多数文献[2-5]都是直接采用经验参数代入本构模型进行计算,缺少对模型参数的优化选取。 由Lesieutre[6-7]于1995年提出的滞弹性位移场（Anelastic Displacements Fields，ADF）模型从位移场的角度出发，将总的位移场分为弹性部分和滞弹性部分。ADF模型的辅助坐标在单元之间是连续的,体现了其位移场的特点，它能直接进行有限元解算，能很容易融入有限元动力学方程，因此受到众多学者的青睐[6-8]。但是，ADF模型各参数的确定是一个非线性、多变量、多目标规划，具有约束条件的优化问题,解决这一问题难度较大。针对此类问题的全局最优解没有任何数学条件可以表征,基于传统数学规划的优化方法因其优化结果易陷入局部极值而难以处理[9]，现代优化算法如遗传算法容易出现早熟状态，导致收敛时间长，优化失败[10]。 基于此，本文详细给出了基于粒子群算法（PSO）与序列二次规划法（SQP）相结合的求解方法。首先利用PSO算法的全局优化功能开展全局搜索,确定全局最优解的可行位置，再用SQP算法的局部精细搜索能力确定其局部最优解。文中建立ADF模型的优化模型，获取了ADF模型的各参数优化结果，并与标准流变模型、分数导数模型两种典型形式的松弛函数曲线进行拟合比较，由此验证了优化算法的可行性；通过 *基金资助项目：国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2006AA110102）第一作者：曹友强男，博士研究生，1982年7月生。对悬臂阻尼夹芯板结构的动力特性分析进一步验证了本文优化结果的准确性。这可为阻尼类材料本构模型的参数优化问题提供参考。 1阻尼材料结构ADF数学模型 ADF材料模型[6-8]是基于热不可逆原理的连续场模型，用于描述粘弹性材料作一维剪切运动时的频率特性和温度特性。ADF模型将粘弹性材料在频域内的复模量模型表示为： ?? ? ? ?? ? ? + + + =∑ = ? n i i i i A j G G 1 2 2 2 1 ) ( ? ω ? ω ω ? ω（1） ) (*ω G是粘弹性材料的复剪切模量， A G对应于 松弛弹性模量， i ?， i ?，代表第i阶ADF模型的材料参数。n是的非弹性位移场的个数的总数目。如果有n 阶摄动量，则需要确定2n+1个参数。 粘弹性材料ADF模型中弹性部分和滞弹性部分的 关系可以通过引入一系列耗散辅助变量 ) ,..., 1 (n i x a i =表示： ∑ ? = n i a i e x x x（2）式子中，x是总的位移场，e x是弹性位移场，a i x是第i个滞弹性位移场。 考虑到粘弹性材料频变和温变特性，并假定粘弹性 材料的泊松比为定值，则由虚功原理可获得含有粘弹 性材料复合结构的动力学模型[8]为 } {F x G K x K x M v e = + +) (*ω ??（3）
阻尼减震器的特点及优点 什么是阻尼减震器 阻尼减震器对阻尼弹簧，橡胶减振垫组合使用，克服其缺点，具有复合隔振降噪，固有频率低，隔振效果好，对隔离固体传声，尤其是对隔离高频冲击的因体传声更为优越。是积极，消极隔振的理想产品。 阻尼减震器的特点 阻尼减震器载荷范围广，工作寿命长，使用安全可靠。上下座外表有防滑橡胶垫，对于扰力小，重点低的设备可直接将减振器放置于设备减振台座下，勿需固定：上座配有螺栓与设备固定。下座分别设有螺栓与地基螺栓孔，可以下固定。用户可根据不同的需要和场合进行选择。 阻尼减震器的优点 1、顶部和底部采用防滑耐磨橡胶和固定螺栓制成，提高了安全性能，安装方便。 2、铸钢外壳由合金钢弹簧制成，并且是注射成型的。耐候性好，使用寿命长，防震效果好。 3、它能有效隔离各种卧式和立式水泵、风机、空调机组、发电机组、柴油机组、管道等动力设备的振动，保护和延长其使用寿命。 阻尼减震器的功能 1、阻尼减震器有助于机械系统在瞬间受到冲击后迅速恢复到稳定状态。 2、阻尼震振器可以减少机械振动引起的声辐射和机械噪声。 3、能提高各种机床和仪器的加工精度、测量精度和工作精度。各种机器，尤其是精密机床，在动态环境中工作时，需要高抗冲击性和动态稳定性。通过各种阻尼处理，其动态性能可以提高。 4、阻尼减震器可以减小机械结构的协同振动幅度，从而避免因动应力极值而造成的结构损伤。 阻尼减震器的技术参数 阻尼减振器适用工作温度为-40℃--110℃，正常工作载荷范围内固有频率2HZ—5HZ，阻尼比00.045—0.065。（减振弹簧经150次疲劳试验无裂缝，无断裂，达到和超过了国家有关标准）。
主营：汉高乐泰瓦克Dymax EDISON-LIU 汉高给汽车减振降噪的不同阻尼材料 汽车行驶的过程中，总有多种噪声存在，它们通过空气传播和结构振动被传递到汽车客舱。噪声源主要包括发动机和变速箱、进排气系统、传动和转向系统、风、路况和轮胎等。 根据噪声性质的不同，汽车降噪分为吸音降噪、隔音降噪、阻尼（减振）降噪和主动降噪等不同方法。 发动机噪声、路噪、胎噪等都是受激励振动或者振动传递所产生的噪声属于汽车结构噪声，大多属于中低频噪声。低频噪声通常超出人的听力范围不易被察觉，对生理的直接影响没有高频噪声明显。但低频噪声却接近人体器官的共振频率，会对心血管系统、神经系统、消化系统以及代谢功能产生损害影响健康。对于降低结构噪声，我们可以从阻尼降噪入手。
按主要分布位置分类的汽车阻尼 阻尼和阻尼材料 阻尼（Damping）是指阻碍物体的相对运动、把振动能转化为热能或其他可以耗散能量的一种作用。材料的阻尼越大，结构振动越弱、噪声越小。汽车车身由多种金属材料组成，但一般金属材料（例如钢板）的固有阻尼都很小。 阻尼材料是将机械振动能和声能转变为热能耗散以达到减振降噪目的的材料。在汽车、机械、兵器、航空航天、舰船等领域中，常用阻尼减振技术将外加的（高）阻尼材料附着在结构件表面得到复合阻尼，通过耗散结构件的振动能量有效控制其振动水平从而降噪。 加入阻尼材料以后，复合阻尼因子越大、温域（阻尼材料工作温度范围）越宽，减振降噪的效果就越好。 通过隔音阻尼材料获得 复合阻尼因子以增加振动能量的损耗 汽车阻尼材料 汽车阻尼材料包括粘弹阻尼材料、高阻尼涂料、高阻尼合金、复合型阻尼钢板、高聚物阻尼材料等。在这些阻尼材料中，使用的比较成熟是粘弹阻尼材料和高阻尼涂料。
一、消能减震结构的发展与应用： 利用阻尼器来消能减震并不是什么新技术，在航天航空、军工枪炮等行业中早已得到应用。从20世纪70年代后，人们开始逐步地把这些技术专用到建筑、桥梁、铁路等工程中。 在美国，20世纪80年代开始，美国东西两个地震研究中心等单位做了大量试验研究，发表了几十篇有关论文。90年代美国科学基金会和土木工程协会组织了两次大型联合，给出了权威性的试验报告，供工程师参考。 在我国，1997年，沈阳市政府大楼的抗震加固中首次采用了摩擦耗能装置，其后北京饭店、北京火车站和北京展览馆等多座建筑中应用消能减震技术。 在日本，目前已有超过100多栋的建筑物采用消能减震技术。 现代高层建筑日益增多，结构受地震和风振影响十分明显，减小结构所受的地震和风振反应，成为结构设计的一个重要方面。消能减震阻尼器，通过增加结构阻尼，耗散结构的振动能量来达到减小结构所受振动。 （1）“阻尼”是指任何振动系统在振动中，由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性，以此一特性的 量化表征。 （2）《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中： 2.1.1 高层建筑：10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅 建筑和房屋高度大于24米的其他高层民用建筑。
（3）《民用建筑设计通则》GB50352-2005中： 3.1.2建筑高度大于1OOm的民用建筑为超高层建筑。 二、阻尼器耗能减震原理： 耗能减震的原理可以从能量的角度来描述。 传统结构：Ei =Er+Ed+Es 耗能结构：Ei =Er+Ed+Es+Ea Ei为地震时输入结构的总能量； Er为结构在地震过程中存储的动能和弹性应变能； Ed为结构本身阻尼消耗的能量； Es为结构产生弹塑性变形吸收的能量； Ea为耗能装置消耗的能量； （其中Er为能量转换，并不是能量的消耗。） （1）传统结构中： 构件在利用其自身弹塑性变形消耗地震能量的同时，构件本身将遭到损伤甚至破坏。 （2）在消能减震结构中： 耗能（阻尼）装置在主体结构进入耗能状态前率先进入耗能工作状态，耗散大量输入结构体系的地震、风振能量，则结构本身需消耗的能量很少，主体结构反应将大大减小，从而有效地保护了主体结构，使其不再受到损伤或破坏。 三、阻尼器的种类： 阻尼器种类繁多，我国将其分为位移相关型和速度相关型。
低温建筑技术2012年第1期（总第163期） 阻尼器在消能减震结构中应用概况评述 蒋梦，阿肯江·托呼提 （新疆大学建筑工程学院，乌鲁木齐830047） 【摘要】随着科学技术的发展，消能减震技术在大型结构抗震、抗风等领域中的应用越来越广泛。本文对 阻尼器在土木工程中的研究与应用概况进行了综述，包括阻尼器的耗能原理、种类和构造，介绍了该领域的主要 研究成果和未来的发展方向。 【关键词】消能减震；阻尼器；应用 【中图分类号】TU352.11【文献标识码】A【文章编号】1001－6864（2012）01－0048－02 BRIEF DEVELOPMENT INTRODUCTION OF DAMPERS IN SEISMIC ENERGY DISSIPATION OF STRUCTURES JIANG Meng，Akenjiang·Tuohuti （College Architecture Engineering，Xinjiang University，Urumqi830047，China） Abstract：The application of the energy dissipation in civil engineering，particularly in seismic and wind protection has become increasingly popular along with the development of science and technology. This paper summarizes the development and application of damper in civil engineering．The energy dissi-pation patterns，the kinds and the configuration patterns are illustrated in this paper．Introducing the main researching findings and developing trends． Key words：energy dissipation；damper；application 当今，消能减震已经成为结构地震控制的一个行之有效的重要手段，其改变了结构的动力特性，从而使结构在地震（或风）作用下的动力反应得到了有效地控制。 古往今来，智慧的人类利用减震的的概念和技术建造出了遍布世界各地的寺庙、宫殿，这些建筑经历了历史中无数次强烈地震的考验，依然完好的保留至今，这足以说明减震技术不仅行之有效，还值得我们去深入研究。它以“以柔克刚”改变“以硬制强”，以“消能减震”改变“增强结构”，不仅使结构能“大震不倒”，还能通过增大阻尼减小结构在大震时的位移与加速度反应提高抗震设计水平。 目前，在结构中的合理位置安装阻尼器已是现今使用最为广泛的消能减震技术之一。自阻尼器在北京饭店、中国革命历史博物馆等重要建筑的抗震加固改造工程中利用之后，我国消能减震技术的研究与应用便进入了快速发展时期。 1结构的消能减震装置 经过多年发展研究，消能减震器的种类也被逐渐丰富，现今通常分为位移相关型、速度相关型和其他类型。其中金属阻尼器和摩擦阻尼器属于位移相关型，要求位移达到预定的启动限才能发挥消能作用；而利用粘性、粘弹性材料制成的阻尼器属于速度相关型，其性能与速度有关。目前我国的消能减震阻尼器有以下几个类别。 1.1粘弹性阻尼器 粘弹性阻尼器由粘弹性材料和约束钢板组成。早在1969年，纽约的世界贸易中心大楼中就安装了近万个粘弹性阻尼器，用来减小由风荷载引起的结构振动。在受到交变应力作用产生变形时，部分能量被储存起来，另一部分能量则被转化为热能耗散［1］。 粘弹性阻尼器的耗能力强且很敏感，具有制作简单、安装方便、经久耐用等适合工程应用的优点。但粘弹性阻尼器耗能能力受环境温度影响明显［2］，当应变量较大时，由于粘弹性物质本身要产生热量导致其自身性能表现为非线性，这使得其耗能性能受到影响。 1.2粘滞阻尼器 粘滞阻尼器曾广泛应用于军事及航空领域，目前被应用在建筑振动控制中，活塞杆运动时，液体被迫从活塞上小孔内流过而产生阻尼，从而耗散能量，减小结构反应。 粘滞阻尼器能给结构提供很高的阻尼，在相当宽 84