影响约束阻尼结构阻尼性能的因素

影响约束阻尼结构阻尼性能的因素

吕平;高金岗;李晶;伯忠维

【摘要】采用自由梁振动法，研究阻尼层厚度、约束层材料及环境温度等三个变量，对约束阻尼结构阻尼性能的影响。结果表明：阻尼层厚度在1 mm～4 mm 范围内，约束阻尼结构的阻尼性能随阻尼层厚度的增加而降低；约束层材料分别为钢板、大理石板、砂浆板时，约束阻尼结构的阻尼性能不同；低温、高温环境均使约束阻尼结构阻尼值变小；常温环境下，约束阻尼结构的阻尼值较大，复合损耗因子超过了0.154。%Influence of the thickness of the damping layer, material of the constraint layer and the environment temperature on the damping performance of constraint damping structures is studied using the free bridge method. The results show that the damping effect of the constraint damping structure decreases with the increasing of the thickness of the damping layer in the range of 1 mm-4 mm of the damping layer thickness. Damping performance of the constraint damping structure is quite different for different constraint layer materials, such as steel plate, marble slab and mortar plate. Low temperature or high temperature environment can also deteriorate the damping performance of the constraint damping structure. The damping performance of the structure is good at the room temperature, and its hybrid loss factor can exceed 0.154.

【期刊名称】《噪声与振动控制》

【年(卷),期】2014(000)005

【总页数】5页(P234-238)

【关键词】振动与波;约束阻尼结构;减震降噪;复合损耗因子;振动极值

【作者】吕平;高金岗;李晶;伯忠维

【作者单位】青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033

【正文语种】中文

【中图分类】O328;TB123

复合阻尼结构的包括自由阻尼结构和约束阻尼结构两种结构形式[1，2]。阻尼层材料附着在基层材料上，一起组成自由阻尼结构形式。当基层受力发生形变时，阻尼层会随着基层一起产生应中，体系的拉—压形变起主导作用；在自由阻尼结构中，体系的拉—压形变起主导作用；在自由阻尼结构阻尼层上附加一层约束层材料就

构成约束阻尼结构。当体系受力产生形变时，由于基层—阻尼层和阻尼层—约束

层之间受力状况的差异，导致阻尼层上下表面产生不同的应力应变，从而阻尼层发生剪切变形，与此同时阻尼层也会发生拉—压变形，从而耗散更多的能量[3，4]。所以，与自由阻尼结构相比，约束阻尼结构具有更好的阻尼性能，在工程结构中也有更广泛的应用。约束阻尼结构的阻尼性能受很多因素的影响[5]。本文为了进一

步研究约束阻尼结构的阻尼性能，设置阻尼层厚度、约束层材料和环境温度等三个变量，通过自由梁振动法测试约束阻尼结构的复合损耗因子和振动极值，以此表征约束阻尼结构的阻尼性能，探讨阻尼性能的变化规律。

1.1 实验材料及设备

Qtech 413阻尼材料（弹性模量：0.896×102Mpa，图1为该材料的DMA图），青岛沙木国际贸易有限公司提供、大理石板（尺寸：400 mm×150 mm×12 mm，

弹性模量：0.55×105Mpa）、钢板（尺寸：400 mm ×150 mm×5 mm，弹性

模量：2.1×105Mpa）、砂浆板（尺寸：400 mm×150 mm×12 mm，弹性模量：0.14× 105Mpa～0.23×105Mpa）、INV 9824振动测量仪，北京东方所、DASP 系列分析软件系统，北京东方所、恒温箱DHG-9145 A型、鼓风干燥箱KH-45 A 型、游标卡尺Guanglu。

1.2 试样的制备

约束层刚度大，则基层和约束层的相对变形较小，阻尼层变形较大，产生更大的应变差，耗散更多能量，增强减振效果。故选取实际工程用大理石板、砂浆板和钢板3种刚度较大的材料作为基层或约束层，Qtech 413阻尼材料为阻尼层，制备不

同形式的约束阻尼结构试样若干，在规定条件下养护7天，待测。试样编号及结

构形式如表1和表2所示。

1.3 试样的测试

利用INV 9824振动测量仪，在瞬间激励为400 N、采样频率为1 500 Hz、长度

为3 k和重叠系数为7/8、线性全程分析、分析点数为1 024的频谱分析参数的条件下，300 Hz～3 000 Hz的频率范围内，通过自由梁振动法对约束阻尼结构进行测试。用相应的DASP系列软件系统对实验结果进行阻尼性能分析，得到1阶复

合损耗因子和振动极值，进而评价材料的减震降噪效果。图2所示为软件分析得

到复合损耗因子和振动极值的示例过程。（重复上述测试以消除无关因素影响）。

2.1 阻尼层厚度的影响

2.1.1 复合损耗因子

在常温下，采样频率为1 500 Hz时，对a、b、c三种类型的约束阻尼结构在不同阻尼层厚度下进行振动测试。（厚度从1 mm增加至4 mm，系统频率只有不到

2 Hz的变化，结构固有频率约360 Hz，对结构的测试结果几乎不产生影响）结果如表3所示。