高阻尼材料的研究与应用前景

编号(2009021111)

毕业论文

（2013届本科）

论文题目：高阻尼材料在减震降噪工程中作用的研究

学院：电气工程学院

专业：物理学

班级：09级物理本科一班

作者姓名：李永福

指导教师：陈海军职称：讲师

完成日期：2013年4月20日

目录

诚信声明 (1)

论文题目 (2)

中文摘要 (2)

英文摘要 (2)

1引言 (2)

2减振降噪的机理、方法、措施 (3)

3阻尼材料的物理化学性质及其评价方法 (3)

4高阻尼合金的阻尼机理及其分类 (5)

4.1复合型 (6)

4.2超塑性型 (7)

4.3铁磁型 (7)

4.4位错型 (8)

4.5双晶型 (8)

5阻尼合金的应用 (8)

5.1应用要求与现状 (8)

5.2阻尼合金的应用实例与展望 (9)

6结论 (10)

参考文献 (10)

致谢 (11)

陇东学院本科生毕业论文诚信声明

本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

作者签名：

二O一年月日

高阻尼材料在减振降噪工程中作用的研究

李永福，陈海军

(陇东学院电气工程学院，甘肃庆阳745000）

摘要：对减振降噪的方法做了详细的介绍；引入阻尼材料，对阻尼材料的分类、性能评价标准进行了阐述；着重对阻尼合金的分类、阻尼机理和性能做了详尽的论述；对阻尼合金在军事、工业、建筑和日常生活中的应用做出了全面的介绍和展望。

关键词：阻尼材料；减振降噪；高阻尼合金；阻尼机理；阻尼合金的应用

The Study on the E ffect of H igh D amping M aterials in V ibration

and N oise C ontrol E ngineering

LI Yong-fu,CHEN Hai-jun

(Electrical Engineering College,Longdong University,Qingyang745000,Gansu)

Abstract:The vibration and noise reduction method is introduced;The damping material classification and performance evaluation standards are discussed;The classification of damping alloy,damping properties and mechanism are discussed in detail;The application of damping alloys is comprehensively introduced and prospected in military affairs,industry and daily life.

Key word

words s:Damping materials;Vibration and noise reduction;High damping alloy; Damping mechanism;The application of damping materials.

1引言

随着科学技术的发展，我们的生活环境也正发生着日新月异的变化，而这些变化基本都是以使用大功率机械为基础的。在享受现代生活的种种便利时，不难发现一个很严重的问题：噪声污染正影响着每一个人的生活，它不仅会危害人体健康，使人疲倦、耳鸣，严重者甚至还会丧失工作能力。一个人、一个群体在便利的现代社会中难以找到一片属于自己的宁静空间，将是一件多么可悲的事情。在生活中，长期处于80db的工作环境下，可以使人完全丧失听力；在军事中，外界激励产生的振动和谐振响应会使机械产生严重疲劳，影响机械的工作寿命，潜艇和飞行器减低噪声可以防止被敌人的声纳发现；在工业中，降低噪声可以创设良好的工作环境[1]。噪声的产生是由于构件振动引起的，因此,解决构件的振动问题，不仅可以降低噪声，而且可以提高构件的使用寿命，拓宽某些电子器件的使用领域、测量精度，提高机械、建筑物的安全性[2]。长久以来，人们在生产中也发现了许多减振降噪的方法，主要有增加重量提高刚性、安装减振装置、屏蔽装置等。虽然这些方法在一定程度上都可以减小振动

和噪声，但与现代社会的高速化、小型化、轻量化要求大有不符[3]。减振合金兼有机械性能和减振性能，不仅可以满足强度要求，而且减振降噪性能优异。综合各方面考虑，研究高阻尼合金减振降噪技术意义重大。

2减振降噪的机理、方法、措施

所谓减振降噪就是将系统产生的振动和噪声通过某种方式加以阻尼，使其不至于向周围空间传播；或指通过某种方式将外界传递的振动和噪声耗散掉，使其不至于影响系统的各项性能。减低材料或结构振动的方法有三种[4]：（1）将结构设计得足够庞大和坚固，以降低振动振幅；（2）巧妙设计结构件，使其避开共振条件；（3）使振动能够很快的衰减下来（阻尼）[5]。其中第一种方法从成本和重量上考虑是不可取的，第二种方法对于复杂的振动，效果不是很明显，只有第三种将能量耗散掉（阻尼）的方法可以较好的达到减振的目的。在现实应用中，对于第三种方法的实现通常有四种措施：①简单的力学阻尼，②电磁阻尼，③介质阻尼，④结构阻尼。由于引起构件振动的原因很多也很复杂，单纯的考虑某一种因素的作用和采用以上四种方法中的某一种都难以很好的达到减振降噪的良好效果，所以在设计时应该综合考虑多种引起振动的因素，将以上四种措施结合使用，才能达到良好的阻尼效果。而在以上四种措施中，起基础性作用的当属阻尼材料的研究，阻尼材料是一种能吸收振动机械能并将之转化为热能而耗散掉的新型功能材料，它利用阻尼材料在变形时将动能变成热能的原理，降低结构的共振振幅，增加疲劳寿命和降低结构噪声[6]。提高了阻尼材料的各项性能，再配以其他巧妙设计，则可大大提高系统的减振降噪能力。例如：日本新干线“希望号”列车，其设计的双层地板结构，采用减振弹簧、吸声材料、空气层及防振橡胶，对由于地面质量、发动机转动、空气激励等因素引起的振动和噪声有比一般不锈钢车体好的多的阻尼效果[7]；再如，美国先进研究局正在筹建的复合材料壳体潜艇，其壳体不仅可以吸收自身噪音，而且对敌方声纳发出的声波也有部分吸收作用，从而提高潜艇的隐蔽性[2]。

3阻尼材料的物理化学性质及其评价方法

阻尼材料的内部化学结构一般比较复杂，例如，橡胶——塑料混合型粘弹性阻尼材料，这种高分子聚合物是由小而简单的化学单元（链节）构成长链分子，分子与分子间依靠物理键相互联合起来，在三维分子网中，是由成千上万个分子缩聚而成，一个分子由1000个以上的原子构成，分子量超过10000，整个分子显现出不规则的曲折状，从而使分子两端的距离大大小于伸长的长度，当受到外界应力作用时曲折状的分子就会产生拉伸、弯曲等变形，分子