阻尼性能及阻尼機(jī)理綜述概要

1、1阻尼性能及阻尼機(jī)理阻尼性能及阻尼機(jī)理前言機(jī)械構(gòu)件受到外界激勵后將產(chǎn)生振動和噪聲；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)重時甚至造成災(zāi)難性后果。目前，武器裝備和飛行器的發(fā)展趨向高速化和大功率化，因而振動和噪聲帶來的問題尤為突出[1]。振動也會影響機(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；另外振動還可以造成橋梁共振斷裂，產(chǎn)生噪聲，造成環(huán)境污染[2]。由此可見，減振降噪在工程結(jié)構(gòu)

2、、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)的簡稱。通常把系統(tǒng)耗損振動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間內(nèi)耗損完畢。因而系統(tǒng)從受激振動到重新靜止所經(jīng)歷的時間過程就越短，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[1]。研究阻尼的基本方法有三大類[1~3]：

3、（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)自身的阻尼能力，這類方法包括接合面、庫倫摩擦阻尼、泵動阻尼和復(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

4、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。第一章第一章內(nèi)耗（阻尼）機(jī)理內(nèi)耗（阻尼）機(jī)理1.11.1、內(nèi)耗（阻尼）的定義、內(nèi)耗（阻尼）的定義振動著的物體，即使與外界完全隔絕，其機(jī)械振動也會逐漸衰減下來。這種使機(jī)械能量耗散變?yōu)闊崮艿默F(xiàn)象，叫做內(nèi)耗，即固體在振動當(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

5、尼本領(lǐng)”（dampingcapacity），對于高頻振動則稱為“超聲衰減”（ultrasonicattenuation），其實(shí)與內(nèi)耗一樣都是表征同一個物理過程[4]。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)動變化和交互作用的情況[5]。由此可見，內(nèi)耗是一種很好的研究晶界的工具，它能夠在不破壞試樣的情況下，查知材料中晶界的動態(tài)性質(zhì)。內(nèi)耗與靜態(tài)觀測手段

6、相配合，可以加深對晶界性質(zhì)及其動力學(xué)行為的認(rèn)識[4]?？偟膩碚f，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)耗則是非彈3為耗能拉伸模量，表示為E“=Esinφ=ηE′(19)1.2.21.2.2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)η、損耗正切tanφ和損失角φ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關(guān)系如下：(110)材料

7、的阻尼能力越高相位差角越大因此可用相位差角φ來表征材料阻尼能力的大小在實(shí)際應(yīng)用中如果內(nèi)耗很小則相位差角的測量是很困難的因此該法適用于內(nèi)耗較大的情形[8]，。(2)比阻尼(S.D.C或ψ)[10]材料受循環(huán)載荷，應(yīng)變落后于應(yīng)力，在應(yīng)力與應(yīng)變曲線上形成一個滯后圈，如圖11所示。振動循環(huán)一周中，損失能量ΔW為：(111)存儲的最大能量W為：(112)在高阻尼合金的研究中，習(xí)慣采用△WW來衡量內(nèi)耗的大小，稱為“比阻尼性能”S.D.C；而物理上為

8、了與阻尼的電磁回路相對應(yīng)，常采用Q1來表示阻尼，這里Q時振動系統(tǒng)的品質(zhì)因子。類似于電磁回路中品質(zhì)因子的定義(113)(3)對數(shù)衰減率δ[4]材料在自由振動過程中，其振動幅度將逐漸衰減，如圖13所示。衰減得越快，表明材料的阻尼能力越高，材料的阻尼性能與相鄰兩振幅間有如下關(guān)系(114)進(jìn)一步推導(dǎo)可知：(115)（這適用于內(nèi)耗很小時，即）或時），內(nèi)耗值為(116)式中，δ為對數(shù)衰減率；An、An1分別為第n次、第n1次振動時的振幅，n為振動次