阻尼橡胶材料的研究进展

橡胶的谐振频率橡胶作为一种广泛应用的高分子材料，在各种工程和科研领域中均扮演着至关重要的角色。

它的动态力学性质，特别是谐振频率，对于理解其在复杂环境中的行为至关重要。

本文将深入探讨橡胶的谐振频率，从其定义、影响因素到实际应用，力求为读者提供一个全面而深入的理解。

一、橡胶与谐振频率的基本概念橡胶，作为一种高分子聚合物，以其独特的弹性和机械性能而著称。

谐振频率，又称自然频率，是物体在没有外力作用下自由振动时的频率。

对于橡胶这类粘弹性材料而言，其谐振频率不仅与材料的刚度有关，还受到其阻尼特性的影响。

二、影响橡胶谐振频率的因素1. 橡胶的化学成分与结构：不同的橡胶类型，如天然橡胶、合成橡胶等，因其化学成分和分子结构的差异，会导致其力学性能和谐振频率的不同。

2. 温度：温度是影响橡胶动态性能的关键因素。

随着温度的升高，橡胶的刚度通常会降低，从而影响其谐振频率。

3. 加载频率：在动态加载条件下，橡胶的刚度和阻尼特性会随频率的变化而变化，进而影响其谐振行为。

4. 橡胶的老化与损伤：长时间使用或暴露在不利环境中，橡胶会发生老化和损伤，导致其力学性能的退化和谐振频率的改变。

三、橡胶谐振频率的测量方法1. 振动测试：通过对橡胶样品施加振动激励，并测量其响应，可以获得橡胶的谐振频率。

这种方法需要专业的振动测试设备和精确的数据分析技术。

2. 冲击测试：利用冲击力激发橡胶的自由振动，并通过传感器记录其振动信号，进而分析得到谐振频率。

这种方法适用于大型橡胶结构或难以施加持续振动的场合。

3. 数值模拟：基于有限元分析（FEA）等数值方法，可以模拟橡胶在特定条件下的振动行为，并预测其谐振频率。

这种方法具有高效、灵活的优点，但需要准确的材料模型和边界条件。

四、橡胶谐振频率的工程应用1. 减振降噪：在汽车、飞机等交通工具中，橡胶被广泛用作减振器和密封件。

了解橡胶的谐振频率有助于优化其设计，提高减振降噪效果。

2. 结构健康监测：通过监测橡胶结构的谐振频率变化，可以实时评估其健康状况和性能退化程度，为预防性维护和维修提供决策支持。

硅橡胶阻尼材料专业：11高分子姓名：刘谢非学号：C31114047一.硅橡胶特点硅橡胶是以一Si—O—Si—为主链，通过硅原子与有机基团组成侧链的高分子弹性体。

侧基为有机基团。

因其键角大、取向自由度大，柔顺性好，所以具有卓越的耐低温性能；因其键能大(422.5kJ/mol),所以耐高温性能好］1］。

其玻璃化转变温度较低(-70~-140°C),室温附近其性能变化小，而硅氧键的结构使其在较宽的温度范围(-50~200C)内力学性能较稳定二.硅橡胶阻尼材料1■阻尼材料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。

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2■高分子材料的阻尼原理高聚物在交变应力的作用下，由于其特有的粘弹性，形变的变化落后于应力的变化，发生滞后现象，有一部分功以热或其他形式消耗掉。

这样就形成阻尼。

在玻璃化温度以下，高聚物在外力作用下的形变主要是由键长、键角的改变引起的小形变，即弹性形变，速度很快几乎完全跟得上应力的变化，因此阻尼小；在高弹态时，由于链段运动比较自由，内耗也小。

在玻璃化转变区域向高弹态过渡时，当应力以适中的频率作用于高聚物，由于链段开始运动，而体系的粘度还很大，链段受到的摩擦阻力比较大，形变落后与应力变化，阻尼较大。

通用型阻尼材料要求至少有60~80C这样宽广的玻璃化转变温度，为了加宽玻璃化转变温度范围，可以在高聚物的侧链上引入大体积的苯基，或用阻尼系数高的聚合物作为基材，和另一种玻璃化温度与之相差几十度的聚合物共混、共聚，来达到扩大阻尼温度区域及满足其他需求的目的。

橡胶阻燃技术的研究进展探讨摘要：在科技进步的过程中，橡胶的用途也在扩大，橡胶的燃烧，实质是高温条件下其分解，进而生成可燃性气体，在氧和热条件作用下，这些可燃性气体燃烧起来。

因此要实现橡胶阻燃，需要将阻燃剂加入高聚物中，并完善其阻燃技术来实现有效阻燃。

所以对橡胶阻燃技术的研究是十分重要的，需不断开发其相关先进技术，最大程度上减少火灾的发生和相关损失。

关键词：橡胶阻燃；阻燃机理；阻燃技术；研究进展一、橡胶阻燃性能分析对橡胶分类可以按照其分子链结构、特性来进行，首先是烃类橡胶，主要包含了NR、SBR、IIR和EPM等，具有良好的电性能，其氧指数一般是在19~20范围内，热分解热度则是在200~500℃范围内，其耐热性、阻燃性能比较差；其次是含卤素橡胶，主要有CR、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯等，其卤素质量分数为0.28~0.40，氧指数则为28~45该类型橡胶中，含有的卤素含量越高，则其氧指数也会提升。

此外，主链杂含原子的橡胶类型则有氯醚橡胶、硅橡胶等。

二、阻燃剂种类及阻燃剂的选择按阻燃剂与被阻燃基材的关系,可分为添加型和反应型两大类。

添加型阻燃剂只是以物理方法分散于基材中,不与基材中组分发生化学反应,多用于热塑性高聚物。

在橡胶等材料中大多用添加型。

反应型阻燃剂参与合成高聚物的化学反应,最后成为高聚物的结构单元,多用于热固性高聚物。

按阻燃元素种类,阻燃剂可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂。

有机阻燃剂有卤系(其中以十溴二苯醚为代表的含溴有机物既是添加型阻燃剂又是反应型阻燃剂,阻燃效果从大到小的顺序依次为:I,Br,Cl,F)、磷系、卤-磷系、氮系、氮-磷系。

无机阻燃剂有锑系、铝-镁系、红磷、硼系、钼系等。

高分子化合物在空气中燃烧是一种非常激烈的氧化反应,燃烧过程中产生大量活泼的羟基,羟基和高分子化合物相遇时,生成碳氢化合物、游离基和水,在无氧作用下,碳氢化合物和游离基分解而形成新的羟基,如此循环,使燃烧反应不断延续下去。

阻尼材料的应用原理什么是阻尼材料阻尼材料是一种能够减震、吸能并为结构提供稳定性的材料。

它能够通过吸收和转换能量来减少结构振动的幅度和频率，从而减少结构对外界震动的响应。

阻尼材料广泛应用于许多领域，如建筑、航空航天、汽车、机械制造等。

阻尼材料的应用原理阻尼材料的应用原理基于能量消耗和振动传递阻尼。

当结构受到外界震动引起的振动时，阻尼材料能够吸收这些振动所带来的能量，并将其转化为热能或其他形式的能量。

这种能量的转化过程减少了结构的振幅和振动频率，从而减少了结构对外界震动的响应。

阻尼材料的应用原理可以简单地概括为以下几个方面：1.能量消耗：阻尼材料能够通过内部的能量耗散机制来吸收振动能量。

例如，常见的阻尼材料如硬质塑料、橡胶等在振动时会发生分子运动，从而吸收振动能量并将其转化为热能。

2.振动传递阻尼：阻尼材料的存在可以改变结构的振动传递路径，从而减少振动的传递和放大。

通过将阻尼材料合理地布置在结构中，可以有效地消耗和分散振动能量，降低结构的振动幅度和频率。

3.结构的动态特性改善：阻尼材料的应用可以改善结构的动态特性，使其更加稳定和可靠。

通过引入适量的阻尼材料，可以降低结构的固有频率，减小共振现象，从而提高结构的抗震性能。

阻尼材料的应用领域阻尼材料的应用领域非常广泛，它在各个领域中都发挥着重要作用。

以下是一些常见的应用领域：1.建筑领域：阻尼材料常常用于大型建筑物和桥梁等结构中，以提高其抗震性能和舒适性。

通过在结构中使用阻尼材料，可以减少地震或风振引起的结构振动，保护建筑物和人员的安全。

2.航空航天领域：阻尼材料广泛应用于航空航天器和飞行器中，以减少振动和噪声。

航空航天器在高速飞行中会遇到各种振动问题，阻尼材料的应用可以有效地降低振动幅度，提升飞行器的性能和安全性。

3.汽车制造领域：阻尼材料被广泛应用于汽车的悬挂系统、车身结构和发动机等部位，以减少振动和噪声。

通过使用阻尼材料，汽车可以提供更加平稳和舒适的乘坐体验，同时降低结构的疲劳和噪声。

橡胶隔振器的阻尼特性分析和优化设计橡胶隔振器作为一种常用的隔振装置，在许多工程领域中起到了重要的作用。

其主要目的是通过利用橡胶材料的弹性和耐久性来减少振动和噪音传递，从而保护设备和结构的完整性和稳定性。

本文将对橡胶隔振器的阻尼特性进行分析，并提出优化设计的方法。

1. 橡胶隔振器的工作原理橡胶隔振器主要通过橡胶材料的弹性来减震，其工作原理可以简单概括为“弹性减振”。

当外部振动作用于橡胶隔振器时，橡胶材料会受到力的作用而产生变形。

由于橡胶材料的弹性特性，它可以吸收和储存能量。

当外部振动停止或减小时，橡胶材料会释放储存的能量，从而减少振动的传递。

2. 阻尼特性分析阻尼特性是衡量橡胶隔振器减振效果的重要指标之一。

它描述了橡胶隔振器对振动的吸收和耗散能力。

一般来说，存在两种阻尼方式：粘性阻尼和干摩擦阻尼。

2.1 粘性阻尼粘性阻尼是橡胶隔振器材料内部分子间的内摩擦所引起的，它是与振动速度成正比的阻尼力。

对于橡胶材料而言，其粘性阻尼通常较小，主要是弹性阻尼起主导作用。

粘性阻尼的大小可以通过阻尼比来衡量。

阻尼比的定义为阻尼力与临界阻尼力之比。

较大的阻尼比意味着较大的粘性阻尼，从而可以提供更好的振动控制效果。

2.2 干摩擦阻尼干摩擦阻尼是指橡胶材料表面与接触体之间发生的相对滑动所产生的阻尼力。

这种阻尼力主要与橡胶材料表面的摩擦系数和接触体之间的压力相关。

干摩擦阻尼相对于粘性阻尼而言，具有较大的阻尼力，因此可以提供更好的振动控制效果。

3. 优化设计方法为了优化橡胶隔振器的阻尼特性，需要从以下几个方面进行设计和改进。

3.1 材料选择橡胶材料的选择对于隔振效果至关重要。

一般来说，橡胶材料应具有较好的弹性特性和耐久性，以保证其长期稳定的工作能力。

同时，根据具体的工程需求，可以选择具有较高或较低摩擦系数的橡胶材料，以实现不同的阻尼效果。

3.2 结构设计橡胶隔振器的结构设计也对阻尼特性有一定影响。

设计人员可以通过调整隔振器的形状、尺寸和刚度来改变其振动响应特性。

桥梁HDR高阻尼橡胶支座减隔震性能研究赵利强【摘要】简述了桥梁震害的特点,论述了支撑连接件在桥梁抗震中的重要意义,以大同至呼和浩特公路山西境大同至右卫段高速公路鹊儿河大桥为算例,从墩顶弯矩、墩顶位移、支座变形等几个方面研究了HDR高阻尼隔震橡胶支座的减隔震性能,并与普通板式橡胶支座进行了对比分析,为桥梁抗震在连接件的选择上提供了指导性意见.【期刊名称】《山西交通科技》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】3页(P101-103)【关键词】高阻尼;减隔震支座;桥梁;抗震【作者】赵利强【作者单位】山西省交通科学研究院,山西太原 030006【正文语种】中文【中图分类】U443.361我国是一个强震多发的国家，近十多年来，我国国土发生6级以上的地震约达800次，地震的特点是发生频率高、强度大、分布范围广、伤亡大、损失大、灾害比较严重。

桥梁工程作为交通线上的枢纽工程、生命线工程，一旦被震坏，将为震后救灾工作带来极大的困难，使次生灾害加重，给人们的生命财产带来更加严重的损失，为此，桥梁抗震得到了各国学者和工程师的极大重视，目前桥梁抗震已成为桥梁设计的重要内容。

1 桥梁震害的特点1.1 上部结构破坏总结历史上众多桥梁震害的特点，我们可以发现桥梁上部结构以其自身的特殊性和复杂性，因地震作用而破坏的现象极为少见，但因支承连接件失效或下部结构失效等引起的落梁现象在破坏性地震中常有发生[1]。

在落梁破坏中，顺桥向的落梁占绝大多数。

主梁在顺桥向发生坠落时，梁端撞击下部结构常又致使桥墩受到很大的破坏。

1.2 支撑连接件破坏支座、伸缩缝等支承连接件在桥梁工程属于附属构件，因其造价所占比重很小，体量较小，往往未能引起工程技术人员的足够重视，未能深入研究，精细设计，然而震害中支撑连接件往往成为桥梁结构中的薄弱环节。

桥梁支座、伸缩缝、锚栓和防震挡块等的破坏较为普遍，由于支撑连接件失效导致的桥梁结构功能失效也较为常见。

阻尼橡胶及配方设计阻尼( damnping)的物理意义是力的衰减,或物体在运动中的能量耗散当物体受到外力作用而振动时,会产生一种使外力衰减的反力,称为阻尼力(或减震力)它和作用力的比被称为阻尼系数。

通常阻尼力的方向总是和运动的速度方向相反因此,材料的阻尼系数越大,意味着其减震效果或阻尼效果越好。

橡胶是一种很理想的阻尼材料,这是因为橡胶是大分子材料,分子体积庞大,在外力作用下导致剧烈的内摩擦,产生了反作用力。

这种力在抗拒外来振动的过程中,一方面削弱了振动的幅度,另一方面从机械能转化为热能,实现了能量转换。

以橡胶为体的材料可以制成各种减震制品,如机器发动机车辆、舰船飞机上的减震件等。

减震橡胶也泛应用于交通工具,如机车、汽车上配套的减震部件铁轨减震垫、桥梁支座等此外,现代化高层建筑物底部也安置了抗震橡胶垫可有效地抗击地震制造阻尼橡胶时主要应做到。

1选材和配方(1)胶种,分结构上带侧基团,因位阻效应可带来分运动阻力加大分子之间的内摩擦,从而加大阻尼效果(如丁基橡胶、丁腈橡胶)。

(2)硫化体系,车高硫化密度有助于阻尼效果的提高。

(3)填充体系,使用活性高的填充材料有。

助于阻尼特性的提高。

(4)增塑剂,不宜多用。

2.工艺(1)炼胶时间不宜过长(2)硫化温度适当提高,硫化时间适当延长都能提高交联密度对提高阻尼特性有利。

减振橡胶的主要性能指标是：①硫化胶的静刚度，即硫化胶的弹性模量；②硫化胶的阻尼性能，即阻尼系数tanδ；③硫化胶的动态模量。

除上述关键性能指标外，仍应考虑疲劳、蠕变、耐热以及金属黏合强度等性能。

1．橡胶的选择减振橡胶的阻尼性能主要取决于橡胶的分子结构，例如分子链上引入的侧基体积较大时，阻碍链段运动，增加了分子之间的内摩擦，使阻尼系数tanδ增大。

结晶的存在也会降低体系的阻尼特性，例如在减振效果较好的CIIR中混入结晶的IR时，且用胶的阻尼系数tanδ将随IR含量增加而降低。

tanδ由大到小的排列顺序是：IIR＞NBR＞CR、SBR＞Q、EPDM、PU＞NR＞BR。

云母粉在橡胶中的阻尼作用
云母粉是一种常用的橡胶填料，可以大大提高制品的强度，补强效果能达到或接近使用白炭黑的水平；提高制品的尺寸稳定性，耐应力开裂性，增强制品的韧性，防老化、抗龟裂，增强制品的耐磨性能；赋予制品优良的耐酸碱性、阻燃及抗腐蚀特性，提高制品的耐热性能，降低收缩率、翘曲率等。

在橡胶阻尼材料中，云母粉也是一种重要的填料。

使用云母粉比使用碳酸钙作填料的阻尼材料的阻尼性能好，且随着云母粉粒径的增大，尼材料的玻璃化转变温域变宽，材料对温度的敏感程度降低。