第七章 阻尼减振.ppt

第七章 阻 尼 减 振 阻尼减振 用金属薄板制成的机罩、管道、车船体及飞机外壳等，常会因振动的传导发生剧烈振动，从而产生较强的噪声。降低这种振动噪声普遍采用的方法是在振动构件上紧贴或喷涂一层高阻尼的材料，或者把板件设计成夹层结构。这种降噪措施习惯上称作阻尼减振，简称阻振。 7.1 阻尼的定义与作用 7.2 阻尼减振的原理 7.3 阻尼材料 7.4 阻尼基本结构及其应用 7.1.1 阻尼的定义 阻尼技术 就是充分运用阻尼耗能的一般规律，从材料、工艺、设计等各项技术问题上发挥阻尼在减振方面的潜力，以提高机械结构的抗振性、降低机械产品的振动、增强机械与机械系统的动态稳定性。 1) 阻尼有助于降低机械结构的共振振幅，从而避免结构因动应力达到极限所造成的破坏。 阻尼对于系统的振动响应有重要影响，适当增加系统的阻尼，是振动控制的一种重要手段。 对加工有色金属的镜面车床（用于加工计算机磁盘），加工轴和轴承的镜面磨床，整台机床应有良好的抗振性。 7.2 阻尼减振的原理 阻尼可使沿结构传递的振动能量衰减，还可减弱共振频率附近的振动，因而能减弱金属板弯曲振动的强度。 即当机器或薄板发生弯曲振动时，其能量迅速传递给紧密贴涂在薄板上的阻尼材料，于是引起薄板和阻尼材料之间的相互摩擦和错动，阻尼材料时而被拉伸，时而被压缩，由于阻尼材料的内损耗、内摩擦大，使金属板振动能量有相当一部分转化为热能而消耗掉，从而减弱薄板的弯曲振动。同时，阻尼可缩短薄板被激振的振动时间。 板受迫振动的位移为： 损耗因子： 大多数金属材料的损耗因子为 ； 木材为 ； 软橡胶为 ； 从物理现象上区分，阻尼可以分为以下五类： 材料阻尼的机理：宏观上连续的金属材料会在微观上因应力或交变应力的作用产生分子或晶界之间的位错运动、塑性滑移等，产生阻尼。在低应力状况下由金属的微观运动产生的阻尼耗能，称为金属滞弹性，当金属材料在周期性的应力和应变作用下，加载线 OPA 因上述原因形成略有上凸的曲线而不再是直线，而卸载线 AB 将低于加载线 OPA 。于是在一次周期的应力循环中，构成了应力 - 应变的封闭回线 ABCDA ，阻尼耗能的值正比于封闭回线的面积。 在实际工程中，各种结构往往与流体相接触，而大部分流体都具有一定黏滞性，当这些结构相对其周围流体介质运动时，后者给前者以运动阻力，对振动物体做负功，使其损失一部分机械能，这些机械能最终转变为热能。 （3）接合面阻尼与库仑摩擦阻尼 接合面阻尼是由微观的变形所产生的，而库仑摩擦阻尼则由接合面之间相对宏观运动的干摩擦耗能所产生。 （4）冲击阻尼 冲击阻尼是另一种结构耗能方式。工程中可以通过设置冲击阻尼器来获得冲击阻尼，例如砂、细石、铅丸或其他金属块、以至于硬质合金等，均可用作冲击块，以获得冲击阻尼。 工程上已经将这种阻尼机理成功地应用于雷达天线、涡轮机叶片、继电器、机床刀杆及主轴等。冲击阻尼的机理是通过附加冲击块，将主系统的振动能量转换为冲击块的振动能量，从而达到减小主系统的振动的目的。 （5）磁电效应阻尼 机械能转变为电能的过程中，由磁电效应产生阻尼。 在磁极中间设置金属导磁片，磁片旋转时切割磁力线而形成涡流，涡流在磁场作用下又产生与运动相反的作用力以阻止运动，由此而产生的阻尼称为涡流阻尼。涡流阻尼的能量损耗由电磁的磁滞损失和涡流通过电阻的能量损失组成。 7.3 阻尼材料 7.3 阻尼材料 （一）阻尼涂料 常用的阻尼材料有沥青、软橡胶和阻尼浆。 １．粘弹性阻尼材料 粘弹性阻尼材料主要分橡胶类和塑料类，一般以胶片形式生产，使用时可用专用的粘结剂将它贴在需要减振的结构上。 聚四氟乙烯导轨软带 ??? 以聚四氟乙烯为基体，加入青铜粉、二硫化钼和石墨等填充剂混合烧结，并做成软带状。 在纯剪切振动一周中单位体积内所损耗的能量为： 为剪切模量实部， 为最大减切应变幅值。 阻尼材料性能随温度及频率的变化曲线 图中明显有三个不同的区域： 1区：玻璃态区，这时阻尼材料的 有最大值，随着 的变化，其值变化很慢，而 值最小，但随 的上升其值增加很快。 2区：玻璃态转变区（过渡区），随着温度的增加， 值很快下降 ，当 时， 有最大值。 3区：高弹区（橡胶态区）, 和 都很小，且随温