约束阻尼材料

阻尼1 引言静止的结构，一旦从外界获得足够的能量（主要是动能），就要产生振动。

在振动过程中，若再无外界能量输入，结构的能量将不断消失，形成振动衰减现象。

振动时，使结构的能量散失的因素的因素称为结构的阻尼因素。

索罗金在其论著中将结构振动时的阻尼因素概括为几种类型，即界介质的阻尼力；材料介质变形而产生的内摩擦力；各构件连接处的摩擦及通过地基散失的能量。

百多年来，不同领域的专家，均根据自身研究的需要，着重研究某种阻尼因素，如外阻尼、摩擦阻尼、材料阻尼及辐射阻尼等。

对于材料阻尼的物理机制，文献[82]、[126]、[127]等分别做了简要描述。

材料阻尼是一个机制比较复杂的物理量，由多种基本的物理机制组合而成。

如金属材料中的热弹性、晶体的粘弹性、松弛效应、旋转流效应、电子效应等对阻尼均有贡献。

对一般的非金属材料（如玻璃、各种聚合物等），电子效应对能量的损失影响较小。

温度、绝热系数等也是影响阻尼的重要因素。

一般来说，非金属材料的能量损失比金属大。

此外地质岩石由不同种固体微粒组成，且有空隙体积，因此，其阻尼特性与一般材料不同。

岩石中能量损失主要由三个物理机制构成：岩石内部微粒间的粘性=岩石的内摩擦及较大的塑性变形，而岩石的内摩擦与岩石内部微粒间接触处的位错及塑性变形有关。

如献[82]所述，为了计算、分析结构在外界载荷作用下产生的反应，人们建立了描述固体材料应力应变关系的物理模型。

最简单的物理模型是单参数模型，即材料只产生弹性应力或只产生粘滞应力，但这两种模型不能代表材料中真实存在的粘弹性。

人们又建立了双参数线性模型，即Maxwell及Kelvin模型。

其中Maxwell模型由线性粘滞体和线弹性体串联而成，Kelvin模型是此二者并联而成的。

若设线粘滞体的应变为一般情况下，在结构振动分析设计中，与弹性力和惯性力相比，阻尼力在数值上较小。

然而，在一定条件下，阻尼因素将起很重要的作用。

如果没有阻尼力存在，振动体系在共振时将达到非常大的幅值。

屈曲约束支撑及阻尼器施工1-1屈曲约束支撑及阻尼器概述本工程拟采用阻尼器、屈曲约束支撑规格及数量详见下表，各支撑构件实际长度以深化设计放样为准。

注：1.阻尼器参数为CA=1800KN/(m/s)a,a=0.2,最大行程为90mm，最大阻尼力为1200KN。

2.屈曲约束支撑A型参数为设计承载力5410KN，屈服承载力6000KN。

3.屈曲约束支撑B型参数为设计承载力6310KN，屈服承载力7000KN。

1-2施工部署本工程工作面较分散，为保证工期，施工初期需要在多工作面同时投入人力机具，同时施工，所以工作面和流水段须按照具体进度安排进行划分，根据目前的情况，对具备施工条件的部位，按照逐层顺序安排劳动力和机具，减少交叉施工，争取逐层齐头并进。

由于该项目为新建工程，我们将配合甲方的施工进度合理安排钢结构构件、阻尼器、屈曲约束支撑的安装进度。

钢结构、阻尼器、屈曲约束支撑预埋件的安装将随着主体结构钢筋绑扎进度同步进行，阻尼器、屈曲约束支撑及连接钢构件的安装将在单层主体结构浇筑完工，模板拆除后即组织约束支撑的安装施工，以此类推确保与主体结构同时完工。

1-3主要施工机械配备1-4阻尼器、屈曲约束支撑安装1-4-1施工顺序埋板放线→埋板安装→浇筑混凝土→测量放线→节点板安装→节点板焊接→阻尼器、屈曲约束支撑安装（以下统称耗能支撑）→防锈漆涂刷→防火涂料涂刷→验收。

1-4-2工程测量根据总平面布置图确定耗能支撑及钢结构各层分布位置。

1-4-2-1根据图纸测放节点板位置线。

1-4-2-2埋板安装工作结束后，应及时在埋板上确定接点板焊接位置，将节点板平面位置用激光水平仪投测到柱上，并作好红漆标记，经工程监理验收后，作为安装节点板引测的依据。

1-4-2-3仪器应严格对中、定平，并由专职测量员测量。

定位放线应严格控制建筑物几何尺寸，定位后需经工程监理，公司质检部门复核验收后再进入下道工序。

1-4-3耗能支撑及钢结构安装前的准备工作1-4-3-1耗能支撑及钢结构运输及堆放：1、垂直运输本工程为新建工程，利用外部塔吊及升降电梯将耗能支撑和节点板、钢结构构件等大型材料垂直向上运输。

约束阻尼板结构振动声辐射优化郑玲;祝乔飞【摘要】On the basis of the classical plate theory,a laminated damping plate model was built.Regarding the plate inlaid in an infinite rigid baffle,its acoustical power and sensitivity expressions were obtained using Rayleigh integral.A topology optimization model for placement of constraint damping material was established with the objective function defined as the minimum of acoustical power under the exciting force with the first order modal frequency or the corresponding frequency band and the constraint condition defined as the volume fraction of damping material.With the evolutionary structural optimization (ESO)method,the topology optimization of damping plate was conducted and the optimal placement of the damping material under the volume requirement was pared with acoustic radiations of plates without constraint damping material and with full constraint damping material,it was concluded that the optimization method adopted can achieve an effective control on the acoustic radiation of the plate with less damping material usage,and provides a crucial theoretical reference and technical means for the low noise design of plates.%根据经典薄板理论，建立约束阻尼板有限元模型，将其视作镶嵌于无限大刚性障板，利用Rayleigh积分法推导结构的辐射声功率及灵敏度表达式。

约束阻尼拓扑优化
一、概述
约束阻尼拓扑优化是一种结构优化方法，旨在通过减少结构的材料使用量来降低成本并提高性能。

该方法通过添加约束和阻尼来限制结构的变形，并使用拓扑优化算法来确定最佳材料分布。

二、约束和阻尼
1. 约束：在约束阻尼拓扑优化中，约束用于限制结构的变形。

可以通过添加固定支撑或限制节点的移动范围来实现。

2. 阻尼：阻尼用于减缓结构的振动，从而提高其稳定性。

可以通过添加材料或使用特殊类型的元素来实现。

三、拓扑优化算法
1. 拓扑优化算法是一种寻找最佳材料分布的数学方法。

该算法基于有限元分析和数学规划技术，可以确定最小重量设计方案。

2. 拓扑优化算法通常包括以下步骤：
（1）定义设计域；
（2）定义加载和边界条件；
（3）设置目标函数和约束条件；
（4）执行迭代过程以找到最佳解决方案；
（5）进行后处理以评估结果。

四、应用
1. 约束阻尼拓扑优化在航空航天、汽车、建筑和医疗设备等领域得到广泛应用。

2. 在航空航天领域，该方法可用于设计轻量化结构，从而减少飞机的重量和燃料消耗。

3. 在汽车领域，该方法可用于设计轻量化车身结构，从而提高燃油效率和安全性能。

4. 在建筑领域，该方法可用于设计强度更高、更节能的结构。

5. 在医疗设备领域，该方法可用于设计更轻便、更稳定的设备。

五、总结
约束阻尼拓扑优化是一种有效的结构优化方法。

通过添加约束和阻尼来限制结构的变形，并使用拓扑优化算法来确定最佳材料分布，可以降低成本并提高性能。

该方法在各个领域都有广泛应用，并有望成为未来工程设计的主流。

影响约束阻尼结构阻尼性能的因素吕平;高金岗;李晶;伯忠维【摘要】采用自由梁振动法，研究阻尼层厚度、约束层材料及环境温度等三个变量，对约束阻尼结构阻尼性能的影响。

结果表明：阻尼层厚度在1 mm～4 mm 范围内，约束阻尼结构的阻尼性能随阻尼层厚度的增加而降低；约束层材料分别为钢板、大理石板、砂浆板时，约束阻尼结构的阻尼性能不同；低温、高温环境均使约束阻尼结构阻尼值变小；常温环境下，约束阻尼结构的阻尼值较大，复合损耗因子超过了0.154。

%Influence of the thickness of the damping layer, material of the constraint layer and the environment temperature on the damping performance of constraint damping structures is studied using the free bridge method. The results show that the damping effect of the constraint damping structure decreases with the increasing of the thickness of the damping layer in the range of 1 mm-4 mm of the damping layer thickness. Damping performance of the constraint damping structure is quite different for different constraint layer materials, such as steel plate, marble slab and mortar plate. Low temperature or high temperature environment can also deteriorate the damping performance of the constraint damping structure. The damping performance of the structure is good at the room temperature, and its hybrid loss factor can exceed 0.154.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P234-238)【关键词】振动与波;约束阻尼结构;减震降噪;复合损耗因子;振动极值【作者】吕平;高金岗;李晶;伯忠维【作者单位】青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033【正文语种】中文【中图分类】O328;TB123复合阻尼结构的包括自由阻尼结构和约束阻尼结构两种结构形式[1，2]。

新型阻尼材料及其应用领域阻尼材料是一种能够控制振动和减少噪音的材料。

新型阻尼材料则是在传统阻尼材料基础上进行创新，性能更为优越、应用领域更为广泛。

本文将介绍新型阻尼材料的种类、优劣势以及应用领域。

一、新型阻尼材料的种类1. 弹性体约束阻尼材料弹性体约束阻尼材料是一种以高分子材料为基础，加入弱化因子和阻尼增强剂，通过物理阻尼阻止振动的材料。

同时，约束高分子材料避免了仅依靠弹性播散能量的传统阻尼材料存在的松动现象，从而防止了因遗留应力或疲劳造成的粉碎。

其特点是能够在大变形下维持压缩应力，耐压能力强、可重复使用。

2. 金属矩阵复合材料金属矩阵复合材料是指将两种或两种以上材料按照一定比例分布在一起。

金属矩阵复合材料通常是由金属基体、增强材料和中间涂层组成，通过金属间的捏合和闪光反应实现结合。

它具有高强度、高刚度、高温稳定性、耐腐蚀性和耐磨损性，适用于高速摩擦和高温振动环境下的工作。

3. 液态阻尼材料液态阻尼材料是通过液体的流动实现阻尼的一种新型材料。

液态阻尼材料采用流体增阻力及惯性阻尼实现对振动的控制。

液态阻尼材料具有很高的阻尼系数和相对较低的压缩刚度，在减震、噪声控制、悬挂系统、机械系统和化工设备减振等方面应用广泛。

4. 声波障、音频阻尼器由于各种产业的高速发展，随之而来的噪声污染也不断加强，噪声控制成为人类社会面临的一个严峻问题。

声波障、音频阻尼器的应用已逐渐得到广泛关注。

声波障主要透过其平面结构，迎向噪音来源处，利用材料的吸音和反射来降低噪音的传递；音频阻尼器则采用智能化技术，通过机器学习对不断变化的音频输入进行修正和分析，实现对噪声的有效控制和降低。

二、新型阻尼材料的优劣势1. 优点相较于以往的材料，在减振、噪声控制、节能降耗、高速环境等方面，新型阻尼材料具有很多优点。

例如，弹性体约束阻尼材料具有耐压能力强、可重复使用的特点，液态阻尼材料具有阻尼系数高、可调性好的特点，适用于不同的工作环境和物理条件。