金属橡胶薄壁壳体减振器阻尼性能分析

　　金属橡胶是一种新型的阻尼材料,它是由金属丝相互缠绕模压成型的,用它制成的减振器在受力变形时,由于其内部金属丝的相对位移而产生磨擦,耗散振动能量,因此具有阻尼效果。

　　俄国的л.г.萨依莫勒达夫把金属橡胶材料想像为一定数量的弹性梁式元件,各元件以在接触点上的法向压力和摩擦力而发生相互作用,并以摩擦力循环功与循环势能之比形式确定的元件能耗系数ψi=2f·cotαi。.特洛伊尼科夫——巴拉斯提出了金属橡胶材料的角锥模型,很好地解决了在复杂变形状态下描述弹性多孔金属组织内能量耗散过程的问题[1]。

　　北京航空航天大学的邓剑波博士[2]做了金属橡胶材料的本构关系分析,在此基础上,用一个振动周期内所耗散的能量相等的方法折算出当量粘性阻尼系数cd=8ckA/(3πωh3) ,从理论上分析了金属橡胶减振器单自由度振动的非线性控制方程;从工程应用上,进行了金属橡胶减振器在悬臂梁根部的实验研究和金属橡胶支承在转子上和稳态动力特性研究。西安交通大学的黄协清[3]对金属橡胶材料隔振特性进行了研究,建立了金属橡胶材料的力学模型,重点研究了系统特征参数与结构物理参数、环境参数之间的关系,为各种金属橡胶材料减振器件快速、简便制作提供了理论与实验依据。

　　从国内外的研究情况看,金属橡胶材料具有阻尼性能好、环境适应能力强、易制成各种形状,且重量轻、可调节刚度等优点,使其在各种工程机械减振领域具有广泛的应用前景。但一般几何构型的金属橡胶材料,如实心圆柱等,在载荷作用下均存在一定量的不可恢复的残余变形,对弹性、阻尼特性的稳定性有很大的影响。

　　因此,我们对这一问题进行了深入的研究,提出并设计了几何变形性能优良、能有效地弥补残余变形影响的金属橡胶薄壁壳体减振器。本文主要是根据实验数据对它的阻尼耗损因子进行分析。

　　1　基本原理

　　金属橡胶材料与橡胶等普通粘弹性阻尼材料相比,在阻尼耗能机理上有许多类似之处,粘弹性阻尼材料动态性能中最关键的是阻尼损耗因子,它表示每周振动消耗的振动能量与最大应变能量之比。粘弹性阻尼材料动态性能的测试有多种方法,如正弦力激励法,谐振试验法,自由衰减法,迟滞环测试法等,经过综合比较,这里我们采用交变载荷作用下测量材料的迟滞环的方法,此时,材料的滞后反力H(t)可表述为

式中:Kd是动态弹性刚度;Kz是复刚度虚部;j是单位虚数。若激励是简谐的,即X(t)=X0e^jωt,则有

式中:X0是位移激励幅值;H0是滞后反作用力幅值;δ是H(t)的超前相位角。则H(t)的实部h(t)为