复合阻尼结构及其阻尼性能

　　0 引 言

　　随着振动及噪声危害逐渐被人们认识,要求减振降噪的呼声日益高涨。作为噪声及振动控制的主要方法之一,粘弹性阻尼减振技术特特别适合于宽频多峰共振响应的控制,而宽频多峰共振则正好是现代飞机、舰船、汽车等行业亟待解决的问题,因此这种减振技术引起了广泛的重视,并开始得到应用。

　　粘弹性阻尼减振技术,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,这种滞后会引发能量的消耗,振动体的动能将随之减少,进而达到减振目的。对该项技术来说,阻尼材料是核心。围绕着开发高性能的新型阻尼材料,人们进行了不懈的努力。如:Leuieux将丙烯腈-异戊二烯共聚物,溴化丁基橡胶及天然胶共混得到的共混物,具有合适的转化温度Tg值,转化温度范围宽,而且阻尼性能好,寿命长[1]。Frisch用聚氨酯与环氧树脂制备的互穿网络聚合物(IPNs)[2]、Sperling等人长期致力研究的聚丙烯酸酯类互穿网络聚合物(IPNs)等[3],这些材料均有良好的阻尼性能、适当的Tg值。

　　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,而必须将它们粘附于需要作减振动降噪处理的构件上,组成阻尼结构,才能发挥作用,所以,阻尼结构也是不得不进行研究的重要内容。传统的阻尼结构包括自由阻尼结构、约束阻尼结构和离散型阻尼结构,它们的结构比较单一、呆板,性能很难满足使用要求。因此,不少人在改变阻尼结构上进行了较多的研究,并取得不少成果。其中,复合阻尼结构最引人注目。

　　复合阻尼结构的实质就是,将现有的性能较单一的各式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型式,因此,它是一种既经济又实用且能获取各种阻尼性能要求的有效措施,实践证明,使用这种方法,能从有限种类的阻尼材料中,派生出各种不同性能的阻尼结构,下边就几种典型情况加于介绍。

　　1 几种典型的复合阻尼结构

　　1.1具有隔离层的复合阻尼结构^[4]

　　这种复合阻尼结构如图1所示,与自由阻尼结构相比,它的不同在于基本弹性层与阻尼层之间加了隔离层,隔离层的特点是用轻质高刚度的材料制造(如硬质泡沫塑料、纸蜂窝。铝峰窝等)。当基本弹性层产生弯曲振动时,此隔离层有类似于杠杆的放大作用,这样便可增加拉压变形,从而增加阻尼层材料能耗,因此,该隔离层又称为扩变层。

　　1.2吸收低频振动的复合阻尼结构^[5]

　　其结构如图2所示,从图可看出,它与图1的情况类似,但在此处,中间的泡沫却不是高刚度材料,而是较软的聚氨酯泡沫。该种结构与一般的自由阻尼结构相比,更适合于低频振动。