2008年环保工程师讲义之隔振工程(五)

　　2、影响阻尼材料性能的因素

　　衡量阻尼材料性能的参数是材料耗损因子，多数材料的耗损因子会因外界因素的影响性能会发生变化，例如温度和频率对耗损因子就有重要的影响。

　　(1)阻尼材料的性能随温度的变化而变化：温度较低时表现为玻璃态，模量高而耗损因子较小;温度较高时表现为橡胶态，模量表现较低耗损因子也不高;在这两个区域中间有一个过渡区，过渡区内材料模量急剧下降，而耗损因子较大。

　　(2)频率的影响：频率对阻尼材料的性能的影响取决于材料的使用温度区。在温度一定的情况下，阻尼材料的模量大致随频率的增高而增大。

　　对大多数阻尼材料来说，温度和频率两个参数之间存在着等效关系。对其性能的影响高温相当于低频，低温相当于高频。

　　3、阻尼基本结构及其应用

　　阻尼结构大致分为离散型阻尼器件和附加型阻尼结构。其中离散型阻尼器件可分为两大类，一类是应用于振动隔离的阻尼器件，如金属弹簧减振器、黏弹性材料减振器、空气弹簧减振器等，另一类是应用于吸收振动的阻尼器件，如阻尼吸振器、冲击阻尼吸振器等。

　　附加型阻尼结构是提高机械结构阻尼的主要结构形式之一，适用于梁、板、壳件的减振。该结构可大致分为三类：第一类是直接黏附阻尼结构，如自由层阻尼结构、约束层阻尼结构、复合层阻尼结构(多层的阻尼结构)、插条式阻尼结构等;第二类是直接黏附加固定的阻尼结构，如封砂阻尼结构、空气挤压薄膜阻尼结构等;第三类是直接固定组合的阻尼结构，如接合面阻尼结构等。

　　目前振动控制技术上较多地使用了直接黏附的阻尼结构。该结构主要有自由阻尼结构和约束阻尼结构。

　　自由阻尼结构是将阻尼材料直接粘贴或涂敷在需要减振的结构的一面或两面，当板振动和弯曲时，板和阻尼层可自由压缩和延伸，从而使部分机械能耗损。当阻尼材料的弹性模量比较小时，自由阻尼复合层的耗损因子可表示为： 式中： ―阻尼材料的损耗因子; ―分别是基板和阻尼材料的弹性模量; ―分别是基板和阻尼材料的厚度。

　　自由阻尼层结构多用于管道包扎以及消声器、隔声设备等易产生振动的薄板结构的内、外表面。

　　约束阻尼层结构是在结构的基板表面粘贴阻尼层后，再贴上一层刚度较大的约束板。当结构振动时处于约束板和基板之间的阻尼材料产生拉伸压缩变形，此变形把部分振动能转变成热能，从而达到减小结构振动的目的。阻尼层受金属板约束不能伸缩变形，主要受剪切变形，可以耗散更多的振动能。约束层阻尼处理一般可以提供较大的结构损耗因子，比自由阻尼结构有更好的减振效果，但约束阻尼层结构通常选用阻尼层和金属板相等的对称性结构，它的施工复杂，造价高，一般用在减振要求比较高的场合。

　　复合阻尼层结构是用薄层黏弹性材料将多层金属薄板黏接在一起的具有高阻尼特性并保持金属板强度的约束阻尼结构。

　　阻尼插入结构是在厚度不同的基本结构层与另行设置的弹性层之间插入一层阻尼材料组合成的结构。阻尼材料不和黏弹性材料粘贴在一起。当结构振动时，上下两层金属板产生不同模态的振动，使阻尼材料层产生横向拉压应变，从而耗损能量。

　　附加阻尼结构的选择和设计：选择阻尼结构的形式，要根据减振控制要求、机件的结构形式、设备激励状况和响应水平、工作环境等因素决定。自由阻尼结构适合于拉压变形，约束阻尼结构适合于剪切变形。

　　4、阻尼减振技术的工程应用

　　阻尼减振降噪技术，在提高产品和工程结构抗震性和稳定性、延长使用寿命方面有很多应用，涂敷在金属结构上的阻尼材料不仅可以有效地抑制结构在固有频率上的振动，而且还能大幅度的降低结构噪声。如在火车、汽车、飞机的客舱内壁涂阻尼材料，可以有效地降低噪声，改善环境。

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