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粘弹性阻尼器及应用实例数力系工程力学07-1班叶佳楠21 （号）1.阻尼器的分类阻尼器只是一个构件.使用在不同地方或不同工作环境就有不同的阻尼作用.主要用于减振或用于防震，低速时允许移动，在速度或加速度超过相应的值时闭锁，形成刚性支撑。
其主要的分类有：弹簧阻尼器，液压阻尼器，脉冲阻尼器，旋转阻尼器，和粘弹性阻尼器。
其中粘弹性阻尼器（VED）是一种十分有效安全的耗能减震装置，在结构振动控制中的应用已有二十多年的历史，已被美国及日本等高度工业化的国家在高层建筑设计中所广泛采用。
1972 年建成的纽约110 层世界贸易大厦，安装了一万个粘弹性阻尼器。
美国西雅图的76 层哥伦比亚大厦，共安装了260 个阻尼器。
它们安装粘弹性阻尼器的目的是力图减少结构的风振反应。
我国将粘弹性阻尼器用于结构的抗风抗震设计始于近几年。
东南大学的陈文瀼等对宿迁市一栋9 度抗震设防的13 层钢筋混凝土结构采用粘弹性阻尼器减震后，使上部结构可按8 度抗震设防要求设计。
武汉工业大学的瞿伟廉等将粘弹性阻尼器用于一幢50层的全钢结构，计算结果表明减震效果显著。
在粘弹性阻尼器应用中主要面临着两个问题：如何选择阻尼器的几何参数以及阻尼器安装位置的确定。
已有的VED 位置确定方式一般采用多次循环逐个布置的方法。
这种方法的主要缺点是计算量大，并且没有实现结构总体优化。
本文根据无阻尼器结构在地震作用下的最大层间位移和最大层位移，采用不同的布置方式对阻尼器进行布置。
比较在相同数量阻尼器的情况下，不同布置方式所取得的减震效果，得出有关阻尼器布置方式的结论，从而指导粘弹性阻尼器结构的初步设计阶段阻尼器布置方案的确定。
2. 粘弹性阻尼装置的工作原理粘弹性阻尼装置包括粘弹性阻尼器及其支撑构件，粘弹性阻尼器的计算模型采用等效刚度和等效阻尼模型，该模型是基于粘弹性材料的Kelvin 模型，使用等效刚度和等效阻尼两个重要参数来表达的粘弹性阻尼器力与位移的关系式。
（铅）粘弹性阻尼结构的试验与研究共3篇（铅）粘弹性阻尼结构的试验与研究1铅粘弹性阻尼结构是结构控制领域中一种常用的被动控制手段，在减震、减振等方面有着广泛的应用。
本文将介绍铅粘弹性阻尼结构的试验与研究。
一、引言结构振动是工程领域中的一个重要问题，它不仅会对结构的安全性和使用寿命产生负面影响，而且还会对周围环境产生一定的噪声和振动。
因此，研究和探讨结构振动的控制手段是非常重要的。
铅粘弹性阻尼结构作为一种被动控制手段，因其结构简单、可靠性高以及适用范围广等优点，逐渐受到了广泛的关注。
二、铅粘弹性阻尼结构原理铅粘弹性阻尼结构由铅、弹簧和阻尼器三部分组成。
其主要原理是通过阻尼器中铅的黏性特性和弹簧的弹性特性，将结构振动的能量转化为热能，从而实现结构的减振和减震效果。
三、铅粘弹性阻尼结构试验研究1.试验设备铅粘弹性阻尼结构试验系统主要由振动台、铅粘阻尼器和振动传感器等组成。
其中振动台为试样施加振动荷载，铅粘阻尼器作为结构的控制装置，振动传感器用于测量结构的振动响应。
2.试验方法在试验中，首先需要对试样进行预处理，即先对其进行单自由度系统结构参数的实验识别，比如质量、刚度、阻尼等，然后再选取合适的铅粘阻尼器和弹簧参数进行试验。
试验中可以采用单向或双向振动荷载，通过改变振动频率和振幅等参数进行试验，得到不同振动频率下的结构响应和阻尼比等数据。
同时也可以通过对比试验，比较结构在有无铅粘弹性阻尼器的情况下的振动响应和控制效果。
3.试验结果试验结果表明，铅粘弹性阻尼结构能够有效地减少结构的振动响应。
并且该结构在低频振动时的控制效果更好。
同时，铅粘弹性阻尼结构还具有阻尼力随振幅增大而增大的特点，这与实际工程中的情况较为符合。
四、结论本文介绍了铅粘弹性阻尼结构的试验与研究，试验结果表明，铅粘弹性阻尼结构具有很好的控制效果和应用前景。
但是，该结构在实际工程中的应用还需综合考虑多种因素，包括结构的尺寸、质量、振动频率等等。
粘弹性阻尼材料粘弹性阻尼材料是一种具有粘弹性的特性，能够在受到外力作用时产生阻尼效果的材料。
它具有很好的吸能和减震性能，被广泛应用于建筑结构、桥梁、机械设备等领域。
本文将从材料特性、应用领域和发展趋势三个方面对粘弹性阻尼材料进行介绍。
一、材料特性。
粘弹性阻尼材料通常由基体材料和粘弹性材料组成。
基体材料通常选用金属、聚合物、陶瓷等材料，而粘弹性材料则是一种特殊的聚合物材料，具有很好的粘弹性能。
这种材料在受到外力作用时，能够产生一定的变形，并且在外力消失后能够恢复到初始状态，具有很好的回弹性。
同时，粘弹性阻尼材料还具有很好的耐磨损性能和化学稳定性，能够在恶劣环境下长期使用。
二、应用领域。
粘弹性阻尼材料在建筑结构、桥梁和机械设备中有着广泛的应用。
在建筑结构中，粘弹性阻尼材料能够有效减小结构受到地震、风载等外力作用时的振动幅度，提高结构的抗震性能和安全性。
在桥梁中，粘弹性阻尼材料能够减小桥梁受到车辆行驶时的振动，提高桥梁的使用寿命和安全性。
在机械设备中，粘弹性阻尼材料能够减小机械设备在运行时的振动和噪音，提高设备的稳定性和使用舒适性。
三、发展趋势。
随着科学技术的不断进步，粘弹性阻尼材料在材料性能和制备工艺上都得到了很大的提升。
未来，粘弹性阻尼材料将会在更广泛的领域得到应用，如航空航天、汽车制造等领域。
同时，粘弹性阻尼材料的绿色环保性能也将会得到更多的重视，未来将会出现更多环保型的粘弹性阻尼材料。
此外，粘弹性阻尼材料的智能化发展也将成为未来的发展趋势，能够根据外力的大小和方向自动调节阻尼效果，提高材料的适用性和性能。
综上所述，粘弹性阻尼材料具有很好的吸能和减震性能，能够在建筑结构、桥梁、机械设备等领域发挥重要作用。
随着科学技术的不断进步，粘弹性阻尼材料的性能和应用领域将会得到进一步拓展，为人类社会的发展做出更大的贡献。
第一章粘弹性阻尼减振的基本概念1.1振动控制和阻尼的概念1.1.1振动与噪声的危害振动是一种普遍的物理现象，我们这里讨论涉及到的震动问题主要是机械结构的振动及由此产生的物理现象。
大多数情况下，机械振动会造成严重危害，必须采用各种有效的方法加以控制，振动与噪声的危害主要包括：1)振动造成机械结构的损坏，破坏工作条件。
如建筑物在地震中受到随机激励后，其强度承受不了共振响应造成损坏。
2)振动降低机器、仪器或工具的精度。
如运载工具（火箭等）的命中精度和控制装置如仪器、计算的抗振能力直接有关。
3)振动引起噪声，严重污染环境。
如一些大型的振动设备工作过程中会产生严重的噪声污染。
4)振动增加机械磨损，降低及其寿命。
如在常高在低不平的路面上行驶，汽车的寿命会严重减少。
1.1.2振动与噪声控制的主要方法振动控制的工程含义有两层：振动利用和振动抑制。
前者指利用系统的振动以实现某种工程目的；后者则指抑制系统的振动以保证系统正常工作，延长其使用寿命，本文主要讨论的是后面一个问题。
振动控制的方法很多，就机械产品设计和结构改进的角度上作分析和研究，振动和噪声控制主要是从消除振源或噪声源；隔离振源（及声源）与受影响机构间的传递和联系；以及减少结构本身响应这三个方面采取措施。
1)消除振动源或噪声源。
2)隔离振源（或声源）与受影响机构（或环境）之间的联系及能量传输。
3)结构的抗振及抗噪设计。
1.2阻尼减振降噪技术的定义以及工程应用实例1.2.1阻尼技术的定义从减振降噪的角度上来看，阻尼是指损耗振动能量的能力、也就是将机械振动及声振的能量，转变成热能或其它可以损耗的能量，从而达到减振及降噪的目的。
阻尼减振、降噪技术就是充分运用阻尼耗能的一般规律，从材料、测量、工艺、设计等各项技术问题上发挥阻尼在消振、消声的潜力、以提高机械结构的抗振性，降低机械产品的噪声。
1.2.2阻尼技术的实例阻尼技术在实际工程中已经被大量采用，下面列举一些应用实例。
什么是粘弹性阻尼器？所谓粘弹性阻尼器是一种被动消能减振（震）控制装置，在小变形情况下便能进入工作耗能状态，具有良好的耗能能力。
粘弹性阻尼器中大部分粘弹性材料由于受到钢板的包裹，避免了直接接触空气，使其老化性能有很大提高，具有良好的耐久性。
本文中将主要为大家着重介绍粘弹性阻尼器的相关内容，一起来看看吧~简介：粘弹性阻尼器是一种被动消能减振(震)控制装置，在小变形情况下便能进入工作耗能状态，具有良好的耗能能力。
粘弹性阻尼器中大部分粘弹性材料由于受到钢板的包裹，避免了直接接触空气，使其老化性能有很大提高，具有良好的耐久性。
控振原理：粘弹性阻尼器主要依靠粘弹性材料的滞回消能特性来增加结构的阻尼，可同时用于结构的地震和风振控振。
主要是与速度相关的，因此它的减震效果比与位移相关的阻尼器好。
粘弹性阻尼器增加了结构的阻尼，结构的地震响应大大减小；层位移、层加速度、层间位移和层间剪力均明显减小。
粘弹性阻尼器的特点和优势：消能减震结构是通过“柔性消能”的途径以减小结构地震反应，因而，可以减少剪力墙的设置，减小构件截面，减少配筋，而其抗震可靠度并没有降低。
国内外工程应用表明，消能减震结构比传统的抗震结构，可节约结构造价5%~20%。
若用于旧有建筑结构的抗震加固，消能减震加固方法比传统抗震加固方法，节省建造价30%~60%。
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缓冲减振用弹性胶泥阻尼材料内容摘要:摘要：介绍了缓冲减振用新型橡胶—弹性胶泥的特点、主体材料结构、工作原理、可供选用的有机聚硅氧烷以及弹性胶泥缓冲器产品。
关键词：弹性胶泥。
阻尼材料。
弹性胶泥缓冲器液压油、金属弹簧、橡胶是常用的三种缓冲减振介质或材料，由它们制作的缓冲减振产品称为缓冲器或减振器。
摘要：介绍了缓冲减振用新型橡胶—弹性胶泥的特点、主体材料结构、工作原理、可供选用的有机聚硅氧烷以及弹性胶泥缓冲器产品。
关键词：弹性胶泥；有机硅；阻尼材料；弹性胶泥缓冲器液压油、金属弹簧、橡胶是常用的三种缓冲减振介质或材料，由它们制作的缓冲减振产品称为缓冲器或减振器。
液压缓冲器使用液压油作为缓冲介质，利用液压油在外力作用下的流动摩擦生热来吸收能量，但一直以来都存在液压油密封问题难以解决，没有得到广泛应用；金属弹簧缓冲器是利用弹簧的刚弹性，通过弹簧摩擦吸收能量，但其自重较大，弹簧磨损快，使用寿命短；橡胶作为缓冲、减振材料使用历史悠久。
一般是将加有硫化剂、填充剂等配合剂的橡胶放入模具内加热加压硫化成各种形状，利用硫化橡胶的弹性来达到缓冲、减振目的。
硫化后的橡胶其体积是不可压缩的 [1] ；由于硫化橡胶在使用过程中受到的疲劳破坏、永久变形、老化等原因，其使用寿命也有限。
一般情况下，上述三种缓冲器产品的维修期为一年。
而利用未硫化橡胶的粘弹性、流动性和体积可压缩性来制作的弹性胶泥是一种新型特种橡胶粘弹性高阻尼材料，由它制作的弹性胶泥缓冲器克服了液压缓冲器、刚弹簧缓冲器和硫化橡胶缓冲器的缺点，集合了它们的优点，具有特殊的减振缓冲性能和理想的使用寿命。
国外对弹性胶泥的研究在二十世纪六十年代就已开始，欧洲国家在八十年代的这项技术已经相当成熟，并在军事装备、工程机械、钢铁工业、桥梁建筑、铁路机车车辆等方面获得广泛的应用；国内对弹性胶泥的研究和使用始于二十世纪九十年代 [2，3] ，主要生产低容量的弹性胶泥缓冲减振器，其应用领域相对有限，可用于铁路机车车辆等方面的高容量弹性胶泥研究刚刚起步，技术尚不成熟。
因此，开发弹性胶泥配方和弹性胶泥缓冲器系列产品具有重要的经济和战略意义。
研究和应用弹性胶泥必须了解其可选用的主体材料、特点和工作原理。
1 弹性胶泥材料1.1 弹性胶泥的组成弹性胶泥是一种由有机硅高分子化合物、填充剂、抗压剂、增塑剂、着色剂等化学成分组成的材料 [3] 。
其主体材料“有机硅高分子化合物”是未经交联的，它决定了弹性胶泥的基本性能；调节弹性胶泥的粘度、压缩比和阻尼性能，一方面可使用有机硅高分子化合物，另一方面也可使用低分子增塑剂和填充剂，同时还可降低配方成本；由于弹性胶泥是在密闭的耐高压金属缓冲器中通过压缩、摩擦和流动而工作的，抗压剂可在金属缓冲器表面形成牢固的保护膜，当金属因为摩擦结点受压而温度升高时，加入抗压剂可减少金属表面的磨损。
1.2 弹性胶泥用有机硅高分子化合物的选择有机硅高分子化合物品种很多，性能及用途各异，正确选择有机硅材料是弹性胶泥配方的关键。
有机硅高分子化合物主要有硅油、室温硫化硅橡胶、混炼型硅橡胶、硅树脂以及聚硅烷等 [4] 。
其中：室温硫化硅橡胶是在室温下发生交联后使用的；硅树脂是具有高度交联结构的热固性聚硅氧烷，一般为坚硬的或弹性较小的固体，主要用作电绝缘漆及涂料；聚硅烷是主链仅由硅原子组成、多为不溶不熔的固体化合物，主要用作光学材料；这些材料都不具有可流动性和可压缩性，显然都不能用作弹性胶泥的主体材料。
可以满足弹性胶泥性能要求的有机硅高分子化合物主要是烃基硅油和混炼型硅橡胶两类；其中硅油有甲基硅油和甲基苯基硅油等，硅橡胶有甲基硅橡胶和甲基乙烯基苯基硅橡胶等，它们的性能 [4，5，6] 列于表一。
表一烃基硅油和混炼型硅橡胶的品种和特点硅油和硅胶都是以聚硅氧烷为主链结构的线型有机硅材料。
表一表明二者的主要区别在于聚合度高低不同。
一般情况下常温呈半固态的称为硅橡胶，常温下呈液态的称为硅油；而它们的品种是根据侧链取代基的名称来分类的。
在同一品种的硅油中，由于聚合度的不同又可分为不同黏度的硅油；在同一品种的硅橡胶中，由于侧基取代基的百分含量不同又可分为不同含量的取代基硅橡胶。
聚合度、侧链取代基的品种和含量决定了有机硅高分子材料的特性。
因此可根据阻尼性能要求来选择不同聚合度的硅油或硅橡胶。
通常，低聚合度的液体硅油可作缓冲阻尼液，它是性能优异的“液体弹簧”；高聚合度的硅油和硅橡胶可作为弹性胶泥的主体材料(下文统称为“高聚合度线型聚硅氧烷”) 。
2 弹性胶泥性能2.1 高阻尼粘弹性未交联的弹性胶泥粘度可达107mPa.s [7] 。
高阻尼粘弹性是由于“高聚合度线型聚硅氧烷”的每个结构单元上都有对称的取代基，取代基数目多而且结构对称，链段和分子链运动时的内摩擦阻力较大，可产生高阻尼效应，使聚硅氧烷具有良好的吸振性；而且聚合度越高的硅橡胶，其粘弹性和阻尼效应越显著。
弹性胶泥在外力作用下运动时，由于“高聚合度线型聚硅氧烷”的分子链段和整个分子链的运动发生位移要克服很大的阻力，可产生极强的粘稠摩擦力，从而吸收外力所产生的能量，并将部分能量转化为热能，导致外能消散，使振动的振幅减小，从而产生阻尼作用达到减振和缓冲目的 [8] 。
2.2 体积可压缩性弹性胶泥的主体材料是未交联的“高聚合度线型聚硅氧烷”。
它的可压缩性是聚硅氧烷呈螺旋状结构、有机侧基(甲基)朝外排列、并绕 SiO键旋转，引起体积变大所致 [4] ；由于具有这种特殊的分子结构，当受到很大外力作用时，体积可以压缩变小；其体积压缩率随摩尔质量的提高而降低 [4] ，而且还与取代侧基的品种和数量有关。
在外力作用下，“ 高聚合度线型聚硅氧烷”体积压缩过程中要接收部分能量并转化为弹性势能贮存，同时产生弹性；外力去除后在压缩弹性作用下会自行膨胀使体积复原。
当外压力达 500 MPa 时，弹性胶泥的体积压缩率不小于 17% [7] 。
2.3 可流动性及良好抗剪切稳定性弹性胶泥是由“高聚合度线型聚硅氧烷”和其它配合剂组成的材料，粘度控制在一定的范围内。
其主体材料—“高聚合度线型聚硅氧烷”分子结构中，主链 SiO键易内旋转，分子链柔顺，内聚能密度低，分子间作用力小，分子易于滑移；因此，弹性胶泥具有一定的流动性，其流动粘度可根据缓冲器不同容量的需求进行调节；“ 高聚合度线型聚硅氧烷”在高压力作用下流动通过窄缝时其粘度变化很小，当外力消除后又能恢复，这是由于其分子结构具有特殊的柔顺性，而且 SiO键的键能高，稳定性好；其粘度降低非分子被切断所致，而是 SiOSi键角的改变，因此具有极好的抗剪切稳定性，明显优于一般的液压油和润滑油 [4]，这也是弹性胶泥具有良好抗剪切稳定性的原因。
2.4 优良的耐老化稳定性能由于线型聚硅氧烷的分子主链完全是由SiOSi键组成的，SiO键的键能高，大于CC键能，主链又没有双键，使其具有优异的耐老化、耐高温性能；侧链是对称的非极性取代基，分子间作用力小，主链SiO键易内旋转，分子链柔顺，内聚能密度低，使“高聚合度线型聚硅氧烷”具有很好的耐低温性能。
因此，由其配制的弹性胶泥在70℃~+250℃温度范围内稳定性非常好；而且具有特殊的化学稳定性或化学惰性；其抗老化稳定性寿命可达 30 年 [7] 。
“高聚合度线型聚硅氧烷”的上述特点决定了其是弹性胶泥的理想材料。
我们通过对国外弹性胶泥样品的检测分析，已经确定了其所含“有机硅高分子化合物”的化学结构和品种，测出了其分子量和分子量分布以及弹性胶泥的灰份含量；并实验了具有弹性胶泥性质的配方，目前正对其进行有关性能的检测。
为进一步开发弹性胶泥技术及其系列产品奠定了技术基础。
3 弹性胶泥缓冲器3.1 弹性胶泥缓冲器的工作原理弹性胶泥是利用胶泥的粘弹性、流动性和体积可压缩性来工作的。
上述特点必然将其置于一密闭的容器中，以一定的机械结构来实现其减震、平衡、缓冲功能。
工作原理[2，3，9] 如图一所示：图一弹性胶泥工作原理图将弹性胶泥装入密闭容器中，根据需要使之产生一定的预压力，当活塞柱受到的外压力小于预压力时，活塞柱静止不动；当外压力大于预压力时，活塞柱向容器内移动，部份活塞柱进入容器内，此时弹性胶泥被压缩，体积缩小，并对活塞柱产生一反作用力，直至与外压力相等，在这一过程中弹性胶泥接收部份外力动能并转化为胶泥的弹性势能；同时在外力作用下胶泥通过活塞与容器壁之间的间隙产生流动时发生摩擦以及弹性胶泥的分子运动、分子链段和分子链的移动都要消耗部份外力动能并转化为热能而散失，从而起缓冲、减振作用；当外力减小或撤消后，弹性胶泥自行体积膨胀，将活塞推向或推回原位。
3.2 弹性胶泥缓冲器产品介绍图 2 是常见的弹性胶泥缓冲器产品 [10] ，它具有容量大，能量吸收率高(不低于80%)，体积小，重量轻，结构紧凑，安装方便，检修周期长(可达 10 年)，耐温范围广(90250℃)，并兼具有液压缓冲器和橡胶缓冲器的优点。
是目前最理想的缓冲器产品。
图 2 弹性胶泥缓冲器4 结语弹性胶泥的配方及其缓冲、减震产品在国际上是高新技术。
随着国内机械、橡胶等行业对弹性胶泥工作原理、材料特点的认识和不断的技术开发，相信在不久的将来，弹性胶泥及其缓冲器产品必将获得广泛的应用。
参考方献[1] 何曼君，陈维孝等．高分子物理．上海：复旦大学出版社，297．[2] 北京市捷瑞特弹性阻尼体技术研究中心，资料．[3] 李克兴，戴家骥．弹性胶泥减振器在国内外的研究和应用(上、下)．铁道车辆，1 995，3 3(6)：3 2 35，(7)：1 719．[4] 幸松民，王一璐．有机硅合成工艺及产品应用．北京：化学工业出版社，2000，371793．[5] 兰州化学工业公司编著．合成橡胶工业手册．北京：化学工业出版社，1991，965975．[6] 橡胶工业手册，第一分册，生胶与骨架材料．北京：化学工业出版社，1998，538544．[7]д．A．CTУПIIH，等(俄)．俄罗斯货车用弹性胶泥缓冲器的研究．国外铁道车辆，2000，37(1)：2 325．[8] 林孔勇等．橡胶工业手册，第六分册，工业橡胶制品．北京：化学工业。
