阻尼复合材料ppt
阻尼复合材料的发展研究
阻尼复合材料学号 20080017 姓名倪鹏袁班级 090201引言随着现代工业的发展, 振动工具和产生强烈振动的大功率机械不断增多, 各种机械设备在运转及工作过程中带来的振动危害也日益严重[1] 。
在日常生活中, 这类振动和噪声会给人们的生活和工作带来影响, 危害人体的健康, 使人疲倦、耳鸣, 严重者甚至丧失工作能力[2] ,如果长期暴露在85dB 以上的环境中,就会导致噪声型耳聋[3, 4]。
在工程中, 振动和噪声带来的宽频带随机激振会引起结构的多共振峰响应, 还会直接影响电子器件、仪器和仪表的正常工作, 严重时造成灾难性后果。
在军事中, 由于武器装备和飞行器的发展日趋高速化和大功率化, 各种飞行器在飞行过程中受到发动机和高速气流的激励, 所产生的振动和谐动响应而产生的结构疲劳是十分严重的。
并且潜艇和气垫船受到发动机的激励, 产生的高分贝噪声将严重影响战斗力。
因此, 采用高阻尼材料或阻尼结构进行减振降噪成为解决上述问题十分有效的手段之一[4]。
同时为了减少各种灾害所带来的影响, 对阻尼技术的研究已经成为迫切需要解决的事情。
目前, 功能性阻尼材料已经在尖端武器装备、航天飞行器、航海、民用建筑、环境保护等方面得到广泛应用。
1 阻尼材料的发展历史第一阶段是1784～1920年，在1784年Cou1omb[5]便指出金属经受循环应变时，应力．应变曲线将形成滞后环，并有能量耗散。
1837年，Weber首次用扭摆的自由衰减测量了材料的阻尼。
从1850年开始，声学家们对有阻尼的振动系统进行研究。
Rayleigh于1878年给出了线性、粘性阻尼离散系统和连续介质力学、声学等系统的微分方程及一些方程的解，在此阶段阻尼材料的研究才刚刚起步。
第二阶段是1920—1940年，这一时期机器的运转速度越来越高，振动问题成为高速旋转机械、飞机及大型工程结构等的主要困扰。
振动使得螺旋桨曲轴和水轮机叶片出现疲劳破坏，轮船的舱口产生疲劳裂纹，疲劳破坏使得第一架商务飞机坠毁，美国的Tacoma Na~ows 大桥也由于水流导致的振动而损坏[6]，从而使得振动控制成为工业生产的主要话题之一，人们开始就这一问题进行工程应用研究。
复合材料的阻尼系数
复合材料的阻尼系数阻尼系数是衡量材料阻尼能力的一个重要指标，它描述了材料在受到外力作用时能够吸收和消散能量的能力。
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有优异的力学性能和多种功能。
在复合材料中，阻尼系数的大小对其性能和应用具有重要影响。
复合材料的阻尼系数与其内部结构和成分密切相关。
一般来说，复合材料中的阻尼主要来自两个方面：材料本身的内部摩擦和材料与外界环境之间的摩擦。
在复合材料中，纤维和基体之间的摩擦是主要的内部摩擦来源。
纤维与基体之间的摩擦会消耗能量，从而提高材料的阻尼能力。
此外，复合材料中的填充物和添加剂也可以增加材料的阻尼系数。
填充物和添加剂的存在可以增加材料的内部摩擦，从而提高材料的阻尼能力。
复合材料的阻尼系数对其性能和应用具有重要影响。
首先，阻尼系数的大小直接影响材料的振动和声学性能。
在振动和声学应用中，阻尼系数越大，材料的振动和声音传播速度越慢，从而减小了振动和声音的能量传播。
这对于减少噪音和振动有着重要的意义。
其次，阻尼系数的大小还影响材料的疲劳寿命和耐久性。
在受到外力作用时，材料会发生应力和变形，如果材料的阻尼系数较小，能量无法有效地消散，会导致材料的疲劳寿命降低和损坏。
而阻尼系数较大的复合材料能够吸收和消散能量，减小应力和变形，提高材料的耐久性。
此外，阻尼系数的大小还影响材料的稳定性和可靠性。
阻尼系数较大的复合材料能够减小材料的共振现象，提高材料的稳定性和可靠性。
为了提高复合材料的阻尼系数，可以采取一些措施。
首先，可以通过改变复合材料的成分和结构来增加阻尼系数。
例如，可以选择具有较高摩擦系数的纤维和基体材料，或者添加填充物和添加剂来增加材料的内部摩擦。
其次，可以通过改变复合材料的制备工艺来增加阻尼系数。
例如，可以采用交替层叠或交错编织等工艺来增加纤维和基体之间的摩擦面积，提高材料的阻尼能力。
此外，还可以通过改变复合材料的形状和尺寸来增加阻尼系数。
例如，可以设计复合材料的结构形式，增加材料的内部摩擦面积，提高材料的阻尼能力。
《复合材料》PPT课件(2024)
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
2024/1/26
03
良好的减震性能
Hale Waihona Puke 复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
16
物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
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25
建筑领域应用
建筑结构
复合材料可用于制造建 筑结构部件，如梁、板 、柱和墙体等，具有轻 质、高强度和耐腐蚀等 优点。
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建筑材料
复合材料还可作为建筑 材料使用，如复合地板 、复合门窗和复合墙板 等，具有美观、环保和 耐用等特点。
装饰装修
复合材料也可用于建筑 装饰装修领域，如吊顶 、隔断和家具等，具有 多样化的外观和优良的 性能。
X射线衍射（XRD）
分析复合材料的晶体结构和相组成，确定增 强体和基体的晶体类型。
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透射电子显微镜（TEM）
揭示复合材料内部微观结构，如增强体的分 布、取向和缺陷等。
原子力显微镜（AFM）
研究复合材料表面纳米级形貌和力学性质。
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宏观性能测试方法
拉伸试验
测定复合材料的拉伸强度、弹性模量 和断裂伸长率等力学性能指标。
性能变化。
疲劳试验
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研究复合材料在交变应力作用下的疲 劳性能，预测其疲劳寿命和疲劳强度
。
耐化学腐蚀试验
测试复合材料在不同化学介质中的耐 腐蚀性能，评估其耐酸、耐碱、耐盐 雾等能力。
加速老化试验
阻尼功能复合材料PPT课件
另外，金属基复合材料的阻尼性能也受频率和温度的影响。
8
阻尼功能复合材料
近年来，泡沫金属的阻尼性能引起了人们的注 意。泡沫金属的阻尼性能虽不如黏弹性材料， 但却明显高于阻尼合金，不过它的力学性能远 不如后者；损耗因子越高，泡沫金属的力学性 能越差，可以说，泡沫金属是以牺牲力学性能 来换取高的阻尼细嫩。
7
阻尼功能复合材料
2.用高阻尼增强物 因为纤维的弹性模量通常远大于基体和复合材 料的弹性模量应变能主要集中在纤维上，所以纤维对复合材料 阻尼性能的贡献是主要的，采用石墨颗粒作为高阻尼增强物的 作用，是与铸铁中石墨片变形洗手振动能量的作用一样，把片 状石墨加到Al或其他金属基体形成的金属基复合材料中可大大 提高阻尼性能。例如用SiC颗粒和石墨颗粒混杂的方法可以制 备刚度和阻尼俱佳的复合材料。此类混杂复合材料的阻尼由石 墨颗粒贡献，刚度主要由SiC颗粒贡献。
性能优于单一材料结构的阻尼性能，在VIRALL 叠层板中，环氧树脂有很高的振动衰减损耗因子 ，对维尼纶纤维/环氧树脂层（VFRE）的阻尼贡 献较大。同时因维尼纶本身的黏弹性，使VFRE 层具有较高的阻尼性能。另外，铝合金板与 VFRE层复合，使VIRALL层板的振动能向热能 的转换途径增多，如VFRE层的黏弹性行为，纤 维与树脂的界面内摩擦，VFRE层与Al层的界面 作用，材料的非均匀性引起的应力变化等等。
9
阻尼功能复合材料
8.2.2聚合物基阻尼功能复合材料的阻尼性能
10
阻尼功能复合材料
材料导论第十四章复合材料ppt课件
复合材料的种类
金属基
陶瓷基
按基体相分
聚合物基
水泥基
复 合 材
按增强相 的形态分
颗粒增强 纤维增强 晶须增强
碳纤维 玻璃纤维 有机纤维
复合纤维
料
编织物增强
按用途分
结构复合材料 承受载荷，作为承力结构使用
功能复合材料
电、磁、光、热、声、摩 擦、阻尼、化学分离性能
复合材料的特点
多相: 至少两相 复合效应：不仅保留了原组成材料的特色，而且
3、石墨/镁复合材料
这种材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是金属基复合材料中具 有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积TiB2，提高石 墨纤维的润湿性。
金属基复合材料
长纤维增强金属基复合材料
4、碳化硅/钛复合材料
碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反 应小，润湿性好。
主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。
5、氧化铝/铝复合材料
氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度， 且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于 汽车发动机活塞和其他发动机零件。
金属基复合材料
1、氧化铝/铝复合材料
短纤维/晶须增强金属基复合材料 2、碳化硅/铝复合材料 3、氧化铝/镍复合材料
突出特点
性树脂基体—热塑性玻璃钢。
密度低：1.6～2.0g/cm3；
比强度高：较最高强度的合金钢还高3倍；
耐烧蚀
耐腐蚀
应用
航空航天工业：如雷达罩、机舱门、燃料箱、行李架和地板等。 火箭：发动机壳体、喷管。 汽车工业：如汽车车身、保险杠、车门、挡泥板、灯罩、内部装饰件等。 石油化工工业：如玻璃钢贮罐、容器、管道、洗涤器、冷却塔等
复合材料PPT
第一章
总 论
1.1 发展概况
1.2 复合材料定义、命名 和分类 1.3 复合材料的基本性能
第一章 总 论
1.1 发展概况
材料发展历史： 石器、铜器、铁器时代等 实现生产、科学目的： 新材料研究 材料科学历史： 四十多年
问 题： （1）复合产物能否为液体或气体？ （2）复合材料是不是只能是一个
连续相与一个分散相的复合？
1.2.2 命名
例：玻璃纤维增强树脂基复合材料命名
玻璃钢 玻纤增强塑料、玻璃塑料、玻璃布 层压板、玻璃纤维复合材料
命名原则：
增强材料+基体材料+复合材料
例：碳纤维环氧树脂复合材料 书写： 碳/环氧复合材料
亚短钢纤维（长度40—60mm) 短钢纤维（长度20—35mm) 超短钢纤维（长度＜15mm)
横截面形状：圆形、矩形截面 钢纤维主要品种：不锈钢、低碳钢
图 15
高架桥
1.3.6 三种复合材料性能比较 （1）使用温度、硬度 使用温度： CMC >MMC > PMC 硬 度: CMC >MMC > PMC
纤维增强树脂基复合材料：
● 基体强韧性降低裂纹扩展速度 ● 纤维对裂纹阻隔作用，使裂纹 尖端变纯或改变方向
裂纹扩展路径曲折、复杂
图12 三种材料疲劳性能比较
1—碳纤维复合材料
3—铝合金
2—玻璃钢
金属疲劳强度=20—50%抗张强度
碳纤维复合材料疲劳强度=
70—80%抗张强度
（3）减振性能好 影响自振频率因素：
1.3.2 聚合物基复合材料及主要性能
《复合材料原理》PPT课件
良好的树脂(如胺固化环氧树脂)。
.
15
复合材料特性：
.
16
抗拉强度与密度 之比 比强度高的材料 能承受高的应力
弹性模量与密度之 比 比模量高说明材料 轻而且刚性大
.
17
疲劳破坏的种类不同： 金属： 突发性破坏 疲劳强度极 限是其拉伸强度的30%~50% 聚合物基复合材料： 有预兆破坏 极限为拉伸强度的70%~80%
.
20
(1) 密度低 ； (2) 耐腐蚀； (3) 易氧化、老化； (4) 聚合物的耐热性通常较差； (5) 易燃； (6) 低的摩擦系数； (7) 低的导热性和高的热膨胀性； (8) 极佳的电绝缘性和静电积累； (9) 聚合物可以整体着色而制得带色制品。 (10) 聚合物的一些力学性能随其分子结构的改变而变化。
复合材料原理
.
1
主要内容
1、绪论 2、复合材料的复合效应 3、复合材料的界面状态解析 4、复合体系的界面结合特性 5、复合体系的典型界面反应 6、复合材料的界面处理技术
.
2
7、复合材料物理和化学性能的复合规律 8 、结构复合材复合材料的起源：
.
4
二、复合材料的定义
和聚芳酰胺纤维等高模量纤维为增强剂；
☼ 4、金属、陶瓷基复合材料：上世纪70年代则又出现以
金属、陶瓷等为基体材料的复合材料。
.
7
四、复合材料的分类：
1、无机非金属基复合材料 2、聚合物基复合材料 3、金属基复合材料
基体材料不同
.
8
4.1 复合材料中的材料设计和结构设计
工程应用的角度
结构复合材料
材料弹性与阻尼性能
dFTdS
➢ 应力矢量T和法线矢量n的方向不一定相同，要全面描 述介质中的应力状态，就应该知道通过每一点的任意截 面上的应力，所以一般在该点附近取一个无限小的体积 元，只要求出六个面上的应力，就可以知道通过该点任 意截面上的应力
➢ 应力T用分量形式表示为
Tx
s xxi
s
yx
j
s zxk
Ty s xyi s yy j s zyk
➢ 形变张量b是非对称的，分解为对称张量和非对称张量
之和，即bij=eij+wij
其中
eij
1 2
( ui x j
u j xi
)
e ji
wij
1 2
( ui x j
u j xi
)
w
ji
ux ux ux
x
y
z
b ij
u y
x
u y y
uy
z
uz x
uz y
uz z
uxx
1 (ux + uy ) 2 y x
u=r-r’ ➢ 相邻两点之间的相对位移du为
d u ( u x d x u x d y u x d z ) i ( u y d x u y d y u y d z ) j ( u z d x u z d y u z d z ) k x y z x y z x y z
m F A0 tan
B P PV0 V V V0
➢ 对于各向同性材料，存在如下关系
E 2m(1) 3B(12) A l l
A0 l
➢ 弹性模量是固体原子之间结合强度的标志之一，原子半径和 离子半径越小，原子价越高的物质，弹性模量和硬度就越大
➢ 碳化物(400~700 GPa)>硼化物、氮化物>氧化物(150~300GPa) 金属材料：0.1-100GPa 无机材料：1-100GPa 陶瓷材料由于内部存在气孔，其弹性模量随气孔率的增 大而降低
阻尼复合材料
阻尼复合材料
阻尼复合材料是一种具有优异阻尼性能的新型材料，它能够有效地吸收和消散
振动能量，广泛应用于航空航天、汽车、建筑、机械等领域。
本文将介绍阻尼复合材料的特性、应用和发展趋势。
首先，阻尼复合材料具有优异的阻尼性能。
它能够有效地减少结构振动，提高
结构的抗震性能。
与传统的金属材料相比，阻尼复合材料具有更高的阻尼比和更好的耐久性，能够在较长时间内保持稳定的阻尼性能，从而延长结构的使用寿命。
其次，阻尼复合材料在航空航天领域有着重要的应用。
航空航天器在飞行过程
中会受到各种外部振动的影响，而阻尼复合材料能够有效地减少这些振动对航天器的影响，提高航天器的飞行稳定性和安全性。
同时，由于阻尼复合材料具有较低的密度和较高的强度，能够有效地减轻航天器的重量，降低发射成本。
此外，阻尼复合材料在汽车领域也有着广泛的应用。
汽车在行驶过程中会受到
发动机和路面振动的影响，而阻尼复合材料能够有效地减少这些振动对车辆的影响，提高车辆的行驶稳定性和乘坐舒适性。
同时，阻尼复合材料还能够降低车辆的噪音和震动，提高车辆的驾驶舒适性和安全性。
最后，随着科学技术的不断发展，阻尼复合材料也在不断创新和改进。
未来，
随着新材料、新工艺和新技术的不断涌现，阻尼复合材料将会更加轻量化、高效化和多功能化，能够更好地满足不同领域的需求。
综上所述，阻尼复合材料具有优异的阻尼性能，广泛应用于航空航天、汽车、
建筑、机械等领域，并且在不断创新和改进中。
相信随着科学技术的不断进步，阻尼复合材料将会发挥越来越重要的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
复合材料基础分析PPT课件
（2）复合材料的特性 一般特性： a. 可设计性 b. 构件复合与成型一次性完成，整体性好 c. 性能分散性大，性能对工艺工程及工艺参数甚至一些 偶然性因素都十分敏感，难以精确控制结构和性能 d. 复合效应（多种复合效应）
一般性能特点： a. 比强度、比模量大 b. 破坏安全性高 c. 耐疲劳性好 d. 阻尼减震性好 e. 耐烧蚀性能好
第33页/共89页
2、纤维―树脂复合材料 （1）玻璃纤维―树脂复合材料
缺点：脆性大、易氧化
第31页/共89页
（3）硼纤维 它是用化学沉积法将非晶态的硼涂覆到钨丝上而制得的。具有高熔点 （ 2300℃ ） 、 高 强 度 （ 2450 ～ 2750MPa ） 、 高 弹 性 模 量 （ 3.8 ～ 4.9×105MPa）。具有良好的抗氧化性、耐蚀性。 缺点：密度大、直径较粗及生产工艺复杂、成本高、价格昂贵。
第32页/共89页
（4）碳化硅纤维 它是用碳纤维作底丝，通过气相沉积法而制得。具有高熔点、高强度、 高弹性模量。其突出特点是具有优良的高温强度，在1100℃时其强度仍高达 2100MPa。
（5）Kevlar有机纤维（芳纶、聚芳酰胺纤维） 特点：比强度、比模量高；其强度可达2800～3700MPa；密度小，只 有1.45 g/㎝3；耐热性比玻璃纤维好。它还具有优良的抗疲劳性、耐蚀性、 绝缘性和加工性。
金 玻 纤维
属 材
璃 颗粒
料
纤维
碳
炭黑
有机 有机纤维
高分 子材
塑料
料 橡胶
金属材料 纤维/金属基复合材料 晶须/金属基复合材料
连续相 无机非金属材料 钢丝/水泥复合材料 晶须/陶瓷基复合材料
纤维/金属基复合材料 晶须/金属基复合材料
阻尼材料介绍
的温度中进行预热。
3、产品规格：
厚度：根据用户需要。
外形尺寸：根据用户需要及图纸要求制作。
4、储存：产品应存放在干燥通风的库房内，在10～40℃的环境温度下储存，防止雨淋，距离热源1m以外，
火箭和导弹的双曲率惯性平台壳体，用芯部为阻尼材料而板壳为金属材料组成的夹层结构代替原来
带加强筋的整体厚壁金属壳体，在保持结构刚度基本不变的条件下，基频响应放大倍数可从40倍降低到8倍,
结构重量减轻20％。阻尼材料在各种继电器板、印刷电路板、电子仪器安装板中也得到了广泛的应用。
damping material阻尼材料
1、产品性能
？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？
耐腐蚀性（480h盐雾试验）：薄膜不允许产生分化现象
在ET基底板上的粘附力/落球试验：
在-40℃时：试样不允许从板上剥落下来
在（23±2）℃、湿热气候处理24h：试样不允许从板上剥落下来
凹坑试验：不产生凹坑
阻燃性：≤80mm/min
（23±2）℃试样先在冷凝水恒定气候中存放24h：试样不允许从板上剥落下来
抗腐蚀性（480h盐雾试验）：薄膜不允许产生分化现象
叠放能力：
在50℃下叠放24h：试样必须能够容易且无损伤的彼此分离
在40℃下叠放240h：试样必须能够容易且无损伤的彼此分离
凹坑试验：不产生凹坑
阻燃性：≤80mm/min
是轿车、商务车、客车、及各种卡车必用的一种减振降噪防腐隔热材料。
1、产品性能
外观：表面无明显破损、龟裂
复合材料力学ppt
yx
y
yz
zx zy z
变形分析
物质坐标和空间坐标 应变张量的定义 微小应变张量的几何解释 主应变和应变主轴 应变协调方程
几何方程
x
u , x
yz
y
v , y
zx
z
w z
,
xy
w y
v z
;
u z
w ; x
v x
u y
.
x
yx
zx
xy y zy
x z
– 美国国防部委托国家科学研究院发表的面向21世纪国 防需求的材料研究报告指出
• 复合材料包括三要素：
• 基体材料 • 增强相 • 复合方式界面结合形式
• 复合材料的分类
– 按增强剂形状不同;可分为颗粒 连续纤维 短纤维 弥散晶须 层状 骨架或网状 编织体增强复合材料 等
– 按照基体材料的不同;复合材料包括聚合物基复合 材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 碳/碳复合 材料等
y z
z
变形协调方程
2 x y 2
2 y x 2
2 xy xy
2 y z 2
2 z y 2
2 yz yz
2 z x 2
2 x z 2
2 xz zx
x
xz y
xy z
yz x
2 2x yz
y
xy z
yz x
zx y
2 2y zx
z
yz x
zx y
xy z
2 2z xy
物理方程— 本构关系 Hooke 定理
on S :
s
u u*
v v*
w w*
• 第三类基本问题
– 在弹性体的一部分表面上都给定了外力;在 其余的表面上给定了位移;要求确定弹性体 内部及表面任意一点的应力和位移
《PVDF-PU压电阻尼材料的研究》
《PVDF-PU压电阻尼材料的研究》PVDF-PU压电阻尼材料的研究一、引言在现代材料科学中，压电阻尼材料由于其独特且广泛的用途，在工程和科学研究领域得到了广泛的关注。
特别是PVDF（聚偏二氟乙烯）和PU（聚氨酯）复合材料，它们在力学、电学和阻尼性能上的综合表现，使其在传感器、能量收集器、减震材料等方面具有潜在的应用价值。
本文旨在深入探讨PVDF/PU压电阻尼材料的性质及其潜在应用。
二、PVDF/PU复合材料的性质PVDF/PU压电阻尼材料是PVDF与PU等复合材料复合形成的。
其中，PVDF由于其出色的铁电性和热稳定性在复合材料中发挥主导作用。
PU则是提供良好的弹性和阻尼性能的关键。
这两种材料的结合，使得PVDF/PU复合材料具有了良好的压电效应和阻尼效果。
2.1 压电效应PVDF/PU压电阻尼材料具有良好的压电效应，其原因是PVDF分子链的偶极子排列。
当受到压力时，这种排列方式发生变化，导致材料产生电势差，从而实现能量转换。
这种效应在传感器和能量收集器等方面有广泛的应用前景。
2.2 阻尼性能除了压电效应外，PVDF/PU复合材料还具有良好的阻尼性能。
其原因是材料内部的摩擦和能量耗散机制，这种机制可以在材料受到压力时吸收和分散能量，从而减少结构的振动和噪音。
这使得该材料在减震和降噪等方面有广泛的应用价值。
三、制备方法及工艺研究PVDF/PU压电阻尼材料的制备过程主要涉及混合、成型和后处理等步骤。
合适的制备工艺可以有效地提高材料的性能和稳定性。
3.1 混合工艺混合工艺是制备PVDF/PU复合材料的关键步骤之一。
在这个步骤中，需要将PVDF和PU以及其他可能的添加剂按照一定比例混合均匀，以保证最终产品的性能和稳定性。
通常采用机械搅拌或超声波搅拌等方法进行混合。
3.2 成型工艺成型工艺是将混合好的材料加工成所需形状的过程。
常见的成型工艺包括模压成型、注塑成型等。
在成型过程中，需要控制温度、压力和时间等参数，以保证产品的质量和性能。
纤维增强复合材料的阻尼研究_图文(精)
2007.NO.6侯永振编译.纤维增强复合材料的阻尼研究 21纤维增强复合材料的阻尼研究侯永振编译(天津市橡胶工业研究所,天津300384摘要:本文评述了关于纤维增强复合材料和结构阻尼的研究现状,特别是聚合物基复合材料和结构阻尼的研究现状,首先叙述了复合材料的阻尼机理和适宜的阻尼分析方法学,而后提出了关于阻尼的研究包括宏观力学、微观力学、粘弹性研究方法、复合材料中的界面阻尼模型、阻尼与破坏模型,某些重要工作涉及到已经改进了的厚的层压制品结构阻尼模型,对层压制品阻尼的改进以及纤维增强复合材料/结构阻尼的优化进行了评价。
0导言纤维增强复合材料正被目益广泛地用来代替传统材料,主要是由于其高的比强度、比刚度以及方便制作的性能,再加上其粘弹特性,使其适用于高性能的结构用途如飞行器、船舶、汽车等方面。
可是,这些材料与金属材料有很大的区别, 在于前者呈现出几种特殊的材料失效方式(树脂基体破裂,脱层,纤维失效以及由于粘接破坏而造成的界面结合失效和微观机理方面的相互租用,即微观组成成分的不同。
一些应用于微观力学、宏观力学和建立结构模型/理论的分析方法也已应用于复合材料的静态和动态力学研究。
阻尼是与纤维增强复合材料结构的动态力学性能研究有关的一个重要参数,对于在规定的负荷方式和时问历程下的粘弹性阻尼复合材料的动态力学响应的成功表征,取决于描述复合材料性能所采用的适当的分析模型/分析方法,而这种描述复合材料性能的分析模型/分析方法是基于复合材料本身的组成成份和这些组成成份问的界面相互作用一界面的情况和存在的缺陷,以及计算技术的选择。
已有文献尝试对复合材料阻尼的某些不同方面,如阻尼机理、阻尼行为的预测方法、阻尼模型/理论等进行了评述。
1复合材料阻尼机理复合材料与传统的金属和合金材料阻尼机理完全不同,纤维增强复合材料中能量损耗的根源不同在于:(a树脂基体和/或纤维材料各自本身的粘弹性能不同。
复合材料的阻尼主要归因于树脂基体, 但是由于碳纤维和kevlar纤维与其他纤维相比有着更高的阻尼,所以这两种纤维的阻尼在进行阻尼分析时也必须包括进去。
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新型阻尼复合材料
基体具有较高的阻尼因子 足够宽的阻尼温度
共混、共聚，IPN方法瓷 阻尼复合材料
稀土 阻尼复合材料
阻尼复合材料的展望
阻尼材料的开发和应用虽已有三四十年的历史, 但从理论上 形成新的学科, 应用上形成新的技术只有10 多年的时间, 特 别是IPN 阻尼材料的发展更是相当地年轻。 由于阻尼复合材料具有高比强度、高比模量、结构可设计性、减振 降噪等诸多优点，因此现在已广泛应用于航空、航天、汽车、轮船、 桥梁建筑以及体育休闲等各个领域。随着人们对材料轻量化和结构功 能一体化要求的不断增加，阻尼减振复合材料的应用前景会更加广阔。
阻尼复合材料-填充体
增加材料的应变及损 耗能量
片状填料增加内摩擦并 损耗能量
限制分子运动，增加应 力与应变之间的相互滞 后扩大阻尼温度范围， 增大Tg
颗粒填料有增强效应限 制分子链互相转换过程 中的运动增强能量转化， 增大阻尼性能
阻尼复合材料-基体
具有内部摩擦特性， 在交变应力下，链 段运动要克服阻力， 形变滞后于应力变 化，将外力转化为 热能而消耗掉。
把振动能吸收并转化为其它形式的能 量而消耗从而减小机械振动和降低噪 声功能的复合材料。
阻尼复合材料主要是通过基体、增强体以 及两者之间的界面摩擦阻尼来吸收振动机 械能量,并将机械能转化为热能或其他形式 的能量而耗散的功能材料。阻尼减振技术 利用阻尼材料在变形时把动能变成为其他 形式能的原理,降低材料结构的共振振幅和 增加材料的疲劳寿命。因此,基体阻尼、增 强体阻尼及界面阻尼构成了阻尼原理的三 个主要的微观机制,其叠加的结果决定了复 合材料的宏观阻尼行为。
制作人：李亚平 演讲人：杨娇
铁磁性型，磁-机械 滞后而消耗振动能 量位错型，振动引 起的位错运动而消 耗能量孪晶型，热 弹型马氏体孪晶结 构的移动。
阻尼复合材料-界面
大多数增强材料与基体树脂在结构上存在很大差异, 在物理和化学性质上不相容,因此两者结合后,界面会影响 复合材料的性能。而增强体与基体的结合面恰恰就是复 合材料阻尼机制的来源。 界面阻尼是复合材料界面在外加应力的作用下发生相 对的微滑移现象,从而消耗了从外界来的振动能量。界面 阻尼在复合材料中起到微观阻尼的作用,从而增大了复合 材料的阻尼性能。
在汽车工业中，阻尼材料的使用增 强了汽车的密闭性，降低振动，减 少噪音，提高了轿车的舒适性；
在建筑工程中，可以降低风 振带来的危害，使建筑物的 固有周期与地震周期发生偏 移
在现代航天、航空工业中， 阻尼材料主要用于制造火箭、 导弹、喷气机等控制盘或陀 螺仪的外壳，阻尼材料的使 用，可以提高卫星、航天飞 船发回信息的准确性和导弹 命中的精确性，目前已被广 泛应用于航天仪表中；
基体
增强体
阻尼复合材料大致可分为
粘弹性阻尼材料
高阻尼合金材料
复合阻尼材料 智能型阻尼材料
其中复合阻尼材料包括聚合物基阻尼复合材料和金属基阻尼复合材料 智能型阻尼材料主要包括压电阻尼材料和电流变流体阻尼材料
阻 尼 在机械工业中，采用阻尼材料可以 材 最大限度地降低机械噪声和减轻机械 振动，使其平稳、安静地运转、提高 料 工作效率、延长设备的使用寿命； 的 在兵器工业中，坦克传动部分的振 动是一个复杂振动，频率范围较宽， 应 大大减轻了主战坦克传动部分产生 的振动和噪声； 用