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《阻尼性能及阻尼機(jī)理綜述概要.docx》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、阻尼性能及阻尼機(jī)理■、八—刖S機(jī)械構(gòu)件受到外界激勵(lì)后將產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲；寬頻帶隨機(jī)激振引起結(jié)構(gòu)的多共振峰響應(yīng)，可以使電子器件失效，儀器儀表失靈，嚴(yán)重時(shí)甚至造成災(zāi)難性后果。冃前，武器裝備和飛行器的發(fā)展趨向高速化和大功率化，因而振動(dòng)和噪聲帶來的問題尤為突出⑴。振動(dòng)也會影響機(jī)床的加工精度和表面粗糙度，加速結(jié)構(gòu)的疲勞損壞和失效，縮短機(jī)器壽命；另外振動(dòng)還可以造成橋梁共振斷裂，產(chǎn)生噪聲，造成環(huán)境污染由此可見，減振降噪在工程結(jié)構(gòu)、機(jī)械、建筑、汽車，特別是在航空航天和其他軍事領(lǐng)域具有及其重要的意義。阻尼技術(shù)是阻尼減振降噪技術(shù)
2、的簡稱。通常把系統(tǒng)耗損振動(dòng)能或聲能的能力稱為阻尼，阻尼越大，輸入系統(tǒng)的能量則能在較短時(shí)間內(nèi)耗損完畢。因而系統(tǒng)從受激振動(dòng)到重新靜止所經(jīng)歷的時(shí)間過程就越短，所以阻尼能力還可理解為系統(tǒng)受激后迅速恢復(fù)到受激前狀態(tài)的一種能力。由于阻尼表現(xiàn)為能量的內(nèi)耗吸收，因此阻尼材料與技術(shù)是控制結(jié)構(gòu)共振和噪聲的最有效的方法山。研究阻尼的基本方法有三大類〔“叭（1）系統(tǒng)阻尼。就是在系統(tǒng)中設(shè)置專用阻尼減振器，如減振彈簧，沖擊阻尼器，磁電渦流裝置,可控晶體阻尼等。（2）結(jié)構(gòu)阻尼。在系統(tǒng)的某一振動(dòng)結(jié)構(gòu)上附加材料或形成附加結(jié)構(gòu)，增大系統(tǒng)自身的
3、阻尼能力,這類方法包括接合面、庫倫摩擦阻尼、泵動(dòng)阻尼和復(fù)合結(jié)構(gòu)阻尼。（3）材料阻尼。是依靠材料本身所具有的高阻尼特性達(dá)到減振降噪的目的。它包括粘彈性材料阻尼、阻尼合金和復(fù)合材料阻尼。本文主要論述阻尼材料的表征方法，阻尼分類，阻尼測試方法，各種阻尼機(jī)理，高阻尼合金及其復(fù)合材料，高阻尼金屬材料最新研究進(jìn)展，高阻尼金屬材料發(fā)展中存在的問題及發(fā)展方向，高阻尼金屬的應(yīng)用等內(nèi)容。第一章內(nèi)耗（阻尼）機(jī)理1.1、內(nèi)耗（阻尼）的定義振動(dòng)著的物體，即使與外界完全隔絕，其機(jī)械振動(dòng)也會逐漸衰減下來。這種使機(jī)械能量耗散變?yōu)闊崮艿默F(xiàn)象
4、，叫做內(nèi)耗，即固體在振動(dòng)當(dāng)中由于內(nèi)部的原因而引起的能量消耗。在英文文獻(xiàn)中通用"internalfriction表示內(nèi)耗。另外,在工程上用“阻尼本領(lǐng)”（dampingcapacity）,對于高頻振動(dòng)則稱為“超聲衰減”（ultrasonicattenuation）,其實(shí)與內(nèi)耗一樣都是表征同一個(gè)物理過程叫產(chǎn)生內(nèi)耗（阻尼）的原因是固體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)缺陷，因而通過內(nèi)耗（阻尼）測量可以靈敏地反映固體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及各種結(jié)構(gòu)缺陷的運(yùn)動(dòng)變化和交互作用的情況⑸。由此可見，內(nèi)耗是一種很好的研究晶界的工具，它能夠在不破壞
5、試樣的情況下，查知材料中晶界的動(dòng)態(tài)性質(zhì)。內(nèi)耗與靜態(tài)觀測手段相配合，可以加深對晶界性質(zhì)及其動(dòng)力學(xué)行為的認(rèn)識⑷。總的來說，我們可以認(rèn)為馳豫、后效是非彈性在靜態(tài)過程中的表現(xiàn)，而阻尼、內(nèi)耗則是菲彈性在動(dòng)態(tài)過程中的表現(xiàn)?比較起來，非彈性對振動(dòng)過程的影響更為重要，故人們往往以對內(nèi)耗(阻尼)的實(shí)驗(yàn)研究來代替對非彈性的實(shí)驗(yàn)研究⑹。1?2、阻尼性能的描述及表征1.2.1阻尼和應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系根據(jù)彈性理論中的虎克定律，材料在彈性變形過程中應(yīng)力與應(yīng)變之間滿足如下關(guān)系：a=Me(1-1)其中M代表彈性模量E或剪切摸量Go上述公式的成
6、立應(yīng)滿足三個(gè)條件⑺，即：應(yīng)變對應(yīng)力的響應(yīng)是線性的；應(yīng)力和應(yīng)變相位相同；應(yīng)變是應(yīng)力的單值函數(shù)。但實(shí)際加載過程中，應(yīng)力與應(yīng)變之間往往不能同時(shí)滿足上述三個(gè)條件，即非理想彈性；此時(shí)將產(chǎn)生阻尼，非彈性常表現(xiàn)為滯彈性和粘彈性，滯彈性根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變之間是否滿足線性關(guān)系分為線性和非線性滯彈性，因此阻尼也可分為線性和非線性滯彈性阻尼及粘彈性阻尼⑸，如圖1-1所示。圖1-1應(yīng)力一應(yīng)變回線⑻n圖1-2在周期應(yīng)力作用下的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系⑻當(dāng)材料受循環(huán)載荷作用時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變之間的實(shí)際關(guān)系如下?9J：o=oocxp(icot)(1-2)8=
7、e()expi(cot?(p)(1-3)(P=t/Tx2k(1-4)其中CO和￡0為應(yīng)力和應(yīng)變的振幅；t為時(shí)間；T為應(yīng)變波形滯后應(yīng)力波形的時(shí)間；3為振動(dòng)的角頻率，(P為應(yīng)變滯后應(yīng)力的相位角差；T振動(dòng)周期，圖1-2所示。根據(jù)復(fù)模量定義⑶：(1-5)(1-6)它是衡量阻尼材料耗散振E*=—=—e11'-E(cos(p+isincp)FT=E+iE，=EQ+iq)其中q為粘彈性阻尼材料的損耗因子(乂稱損耗正切或阻尼系數(shù))，動(dòng)能量的主要指標(biāo)之一，它與每周振動(dòng)所型耗的能量與儲存能量之比成正比。表示為77=2=3(—7
8、)E式中E*——復(fù)拉伸模量；復(fù)拉伸模量的實(shí)部，也稱為貯能拉伸模量，表示為E'(1-8)E-EcoscpE〃一一復(fù)拉伸模量的虛部，它決定阻尼材料受到拉壓變形時(shí)轉(zhuǎn)變成熱的能量損耗，所以乂稱為耗能拉伸模量，表示為(1-9)E,,=Esin(p=r
9、E,1.2.2常見的用于表征材料阻尼性能的參數(shù)及它們之間的關(guān)系如下:（1）損耗系數(shù)r
10、、損耗正切tan（p和損失角（p損耗系數(shù)為損失摸量與存儲摸量之比，其與損耗正切和損失角的
