阻尼結(jié)構(gòu)簡介

阻尼結(jié)構(gòu)(damping construct)將阻尼材料與構(gòu)件結(jié)合成一體以消耗振動能量的結(jié)構(gòu)。

通常有如下幾種基本的形式：①自由阻尼層結(jié)構(gòu)。即在振動構(gòu)件的基層板上牢固地粘合一層高內(nèi)阻尼材料。這種結(jié)構(gòu)的損失因數(shù)與阻尼層和基層板的厚度比及其彈性模量比有關(guān)。阻尼層的厚度一般以基層板的厚度的1-4倍為宜。②間隔阻尼層結(jié)構(gòu)。是在阻尼層與基層板之間增加一層能承受較大剪切力的間隔層（一般用剛性蜂窩結(jié)構(gòu)），目的是增加阻尼層的剪切變形。③約束阻尼層結(jié)構(gòu)。是在自由阻尼層的外側(cè)再粘附一種彈性模量很大的薄層材料（如金屬箔層），外側(cè)薄層對阻尼層起約束作用，以增加其剪切變形。約束薄層、阻尼層與基層板的厚度比可以小到1：1：10。④間隔約束阻尼層。即在約束層與金屬板之間再加一層間隔層，使間隔阻尼層結(jié)構(gòu)和約束阻尼層結(jié)構(gòu)二者的優(yōu)點結(jié)合起來。除此之外，還有其他的結(jié)構(gòu)形式，但基本機理是相同的，共同的特點就是以最少的阻尼材料發(fā)揮盡可能大的阻尼作用，以達到減輕結(jié)構(gòu)重量和節(jié)約材料的目的。 2100433B

阻尼一般可以分為3 類：系統(tǒng)阻尼、結(jié)構(gòu)阻尼以及材料阻尼。系統(tǒng)阻尼是在系統(tǒng)中設(shè)置專用阻尼減振器，如減振彈簧、沖擊阻尼器等。結(jié)構(gòu)阻尼是在系統(tǒng)的某一振動結(jié)構(gòu)上附加材料或形成附加結(jié)構(gòu)，增加自身的阻尼能力。材料阻尼是材料本身所具有的阻尼特性，它代表了依靠材料本身的阻尼特性消耗機械振動能的能力。與其它兩種阻尼相比，材料阻尼是最基本的阻尼形式 ，存在于各種材料之中。 探究材料內(nèi)部的微觀機理，尋求具有高阻尼的材料；在阻尼材料也有著大量的研究，比如像金屬橡膠這樣的各向異性材料、熱熔型阻尼材料、粘滯阻尼材料、各種復(fù)合阻尼材料等?？偟膩碚f阻尼材料分為粘彈性阻尼材料、高阻尼合金以及復(fù)合阻尼材料三種，這些阻尼材料在很多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。研究材料的阻尼行為，開發(fā)具有較高阻尼性能的結(jié)構(gòu)材料，對于解決由振動造成的問題具有十分重要的意義。對結(jié)構(gòu)件的材料阻尼特性進行定量的測量及計算，能夠為機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和生產(chǎn)提供十分重要的參考依據(jù)，因此材料阻尼特性測量是減振降噪技術(shù)中重要的一個環(huán)節(jié)。

最常用的材料阻尼測試方法，是參照國標《GBT18258-2000 阻尼材料 阻尼性能測試方法》等阻尼測試標準，將被測材料制作成標準試樣，通過激振器等激勵手段，激發(fā)試樣的阻尼振動，獲得其共振響應(yīng)信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理計算出材料阻尼比。材料阻尼測試問題可以歸結(jié)為系統(tǒng)辨識問題，包括系統(tǒng)、激勵和響應(yīng)三個部分。在材料阻尼測試的問題中，系統(tǒng)即是材料阻尼試樣本身，它的阻尼特性參數(shù)就是需要識別的系統(tǒng)參數(shù)。系統(tǒng)的激勵信號由我們給定，通常是瞬態(tài)的沖擊信號、或者持續(xù)激勵的掃頻信號，激勵信號可以通過信號采集直接獲得。系統(tǒng)的響應(yīng)信號就是材料阻尼試樣在被激勵之后的振動信號，需要使用儀器進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理 。

阻尼比是無單位量綱，在土動力學(xué) 中為材料阻尼的 一種量度，表示了結(jié)構(gòu)在受激振后振動的衰減形式?？煞譃榈扔?，等于0, 大于1，0~1之間4種，阻尼比=0即不考慮阻尼系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)常見的阻尼比都在0~1之間。阻尼比用于表達結(jié)構(gòu)阻尼的大小，是結(jié)構(gòu)的動力特性之一，是描述結(jié)構(gòu)在振動過程中某種能量耗散的術(shù)語，引起結(jié)構(gòu)能量耗散的因素（或稱之為影響結(jié)構(gòu)阻尼比的因素）很多，主要有（1）材料阻尼、這是能量耗散的主要原因（2）周圍介質(zhì)對振動的阻尼。（3）節(jié)點、支座聯(lián)接處的阻尼（4）通過支座基礎(chǔ)散失一部分能量。（5）結(jié)構(gòu)的工藝性對振動的阻尼。2100433B

本課題研究較大幅度提高混凝土阻尼并同時改善混凝土性能的途徑、機理和效果，發(fā)展高阻尼減振結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)無控制裝置的結(jié)構(gòu)自減振目標。.通過微觀試驗，研究纖維、高阻尼聚合物乳液及其表面改性技術(shù)增強混凝土材料阻尼和改善混凝土性能的機理；研制開發(fā)三點彎曲大尺寸梁式材料阻尼測試裝置，突破混凝土材料阻尼準確定量測試的瓶頸；通過阻尼增強混凝土的實際阻尼測試，研究纖維、高阻尼聚合物乳液等復(fù)合阻尼增強材料及其表面改性技術(shù)增強混凝土阻尼的效果，還通過物理力學(xué)試驗，研究阻尼增強材料對混凝土及其配筋構(gòu)件抗沖擊、早期收縮、抗?jié)B、抗凍等性能影響或改善的效果；建立阻尼增強混凝土的本構(gòu)關(guān)系，提出由材料本構(gòu)關(guān)系出發(fā)建立多高層混凝土結(jié)構(gòu)阻尼矩陣、分析預(yù)測混凝土結(jié)構(gòu)振型阻尼比與減振效果的方法，進行阻尼增強混凝土框架結(jié)構(gòu)的振動臺試驗，驗證結(jié)構(gòu)減振效果和分析方法。力爭建立高阻尼自減振混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土材料阻尼改性、設(shè)計和實現(xiàn)方法。