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阻尼材料

阻尼材料是将固体机械振动能转变为热能而耗散的材料,主要用于振动和噪声控制。材料的阻尼性能可根据它耗散振动能的能力来衡量,评价阻尼大小的标准是阻尼系数。导弹、运载火箭和飞机在飞行时,由于发动机工作和气动噪声等原因,会引起严重的宽频带随机振动和噪声环境,还会激发结构和电子控制仪器系统众多的共振峰,使结构出现疲劳失效和动态失稳,使电子控制仪器精度降低以至发生故障。

阻尼材料 damping material

统计数字表明,火箭的地面和飞行试验故障约有三分之一与振动有关,而结构材料的阻尼性能不佳是造成这类故障的一个重要原因。为了提高结构的阻尼性能,可将结构材料和阻尼材料组合成复合材料,即由结构材料承受应力,阻尼材料产生阻尼作用,以达到控制振动和降低噪声的目的。

噪声所造成的污染和危害越来越受到人们的重视。由此也对阻尼材料的减振、降噪性能提出了更高的要求。据PDA国际理事王宝柱等人的论文介绍,以水性阻尼涂料和约束阻尼涂料为代表的阻尼材料在以下方面均取得了突破性的应用。 [1]

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,阻尼材料的应用,一方面可以降低风振带来的危害,另一方面可以使建筑物的固有周期与地震周期发生偏移,从而将这些自然危害降低到最小,保证了人们的生命财产安全;

在机械工业中,采用阻尼材料可以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、提高工作效率、延长设备的使用寿命;

在兵器工业中,坦克传动部分(变速箱、传动箱)的振动是一个复杂振动,频率范围较宽,高性能阻尼锌铝合金和减振耐磨表面熔敷材料技术的应用,大大减轻了主战坦克传动部分产生的振动和噪声;

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;

在舰船领域中,阻尼材料用于制造推进器、传动部件和舱室隔板,有效地降低了来自于机械零件啮合过程中表面碰撞产生的振动和噪声。阻尼材料可在不改变舰船原有设计和设备的条件下进行有效减振降噪,从而可使舰船有效避开雷达和声纳的远程探测,从根本上提高舰船的隐身化水平,目前已成为各国研究的热点。

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。

阻尼材料按特性分为5类:①橡胶和塑料阻尼板:用作夹芯层材料。应用较多的有丁基、丙烯酸酯、聚硫、丁腈和硅橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯和环氧树脂等。这类材料可以满足-50~200°C范围内的使用要求。②橡胶和泡沫塑料:用作阻尼吸声材料。应用较多的有丁基橡胶和聚氨酯泡沫,以控制泡孔大小、通孔或闭孔等方式达到吸声的目的。③阻尼复合材料:用于振动和噪声控制。它是将前两类材料作为阻尼夹芯层,再同金属或非金属结构材料组合成各种夹层结构板和梁等型材,经机械加工制成各种结构件。④高阻尼合金:阻尼性能在很宽的温度和频率范围内基本稳定。应用较多的是铜-锌-铝系、铁-铬-钼系和锰-铜系合金。⑤阻尼涂料:阻尼涂料由高分子树脂加入适量的填料以及辅助材料配制而成,是一种可涂覆在各种金属板状结构表面上,具有减振、绝热和一定密封性能的特种涂料。包括约束阻尼涂料和水性阻尼涂料。 [1]


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