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64 CNIC-01649 CAEP-0111 沥青型阻尼材料的性能研究 STUDY ON THE PROPERTIES OF DAMPING BITUMEN MATERIAL (In Chinese) 中国核情报中心China Nuclear Information Centre

65 CNIC-01649 CAEP-0111 沥青型阻尼材料的性能研究 范敬辉 胡文军 马艳 衣志勇 (中国工程物理研究院结构力学研究所,绵阳,621900) 摘要阐述了粘弹性材料在振动作用下的阻尼机理,研究了沥青阻尼 材料的动态力学性能.

实验结果表明,材料的种类、环境温度、振 动频率是影响阻尼材料损耗因子的重要因素.增塑剂有利于拓宽阻 尼温域,加入石墨等片状填料可增大材料内部的剪切运动,使内耗 值增大. 关键词: 沥青 填料 阻尼

66 Study on the Properties of Damping Bitumen Material (In Chinese) FAN Jinghui HU Wenjun MA Yan YI Zhiyong ( Institute of Structural Mechanics, CAEP, Mianyang,

621900 ) ABSTRACT The damping mechanisms of viscoelastomeric materials under the vibration are discribed, and the dynamic mechanical properties of damping bitumen material are studied.The experimental results show that the kind of raw materials, temperature and vibrational frequency have great influence on the loss factors of damping bitumen materials and that the plasticizers contributed to the range of damping temperature. The shear motion and the internal dissipation of materials increased by adding the planar filler, such as graphites, are also indicated. Keywords: Bitumen, Filler, Damping

67 引言支架是航天结构中的一种常用支撑结构,许多重要部件都需通过支架和母体结构相 连.由于支架的随机振动,很可能严重影响系统工作的可靠性.传统的减振办法是在结 构上粘贴阻尼材料, 通过增加系统阻尼抑制结构振动.对于由薄壁管件焊接而成的支架 而言,在它狭长的空腔内粘贴阻尼材料是非常困难的.沥青是一种具有中等阻尼性能的 高分子材料,流动性好,价格低廉.薄壁管件中填充沥青与填料的混合物,施工方法简 单,固化时间短,是比较可行的具减振功能的支撑结构材料.本文对用于薄壁管件填充 物的沥青型阻尼材料的力学性能进行了研究.

1 理论分析 1.

1 粘弹性材料的减振机理 利用粘弹性阻尼材料进行减振降噪对于宽频带随机振动和噪声的控制具有特殊的效 果. 沥青型阻尼材料属于粘弹性高分子聚合物,它是由小分子连接起来的一条 链条 , 在主链上可能还有支链,链与链之间也可能连接起来,甚至可以交织成网.高分子材料 在交变应力(如振动)的作用下,链状大分子的链段运动要克服阻力,需要一定的时间, 因此形变往往滞后于应力的变化.如果应力变化的频率过高,链段就根本来不及运动, 不会发生形变.而在一定的频率和温度范围内,这种滞后现象十分明显.滞后的形变运 动意味着要克服很大的阻力,从而把外界振动的机械能转变为内能,起到减振的作用. 1.

2 阻尼材料的特性分析及筛选 粘弹性阻尼材料的特性可用复模量表示为 ) i

1 ( i

1 2

1 2

1 * E E E E E E + + + + = = = = + + + + = = = = (1) 若δηtan

1 2 = = = = = = = = E E (2) 则)i1(1*η++++====EE(3) 式中:E1 ――为模量之实部(又称贮藏模量);

E2 ――为模量之虚部(又称损耗模量);

η ――为结构损耗因子;

δ ――为损耗角. 粘弹性材料在一周加载过程中,每一单位体积所消耗的能量

2 1

1 ε η E D π = = = = (4)

68 为了最大限度地增加耗散能,必须使 E1和η达到最大.ε1 为材料的应变峰值,与处 理方法有关.Ε1和η是表达粘弹性材料阻尼性能的二个重要物理量,它们随温度和频率 变化,在特定的温度和频率范围内才具有较高的阻尼. 1. 2.