橡塑阻尼材料的研究進(jìn)展

任凌山， 王文東， 王利軍

(1.上海第二工業(yè)大學(xué) 環(huán)境與材料工程學(xué)院，上海 201209；2.上海材料研究所，上海 200437；3.上海市工程材料應(yīng)用與評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200437)

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我國工業(yè)發(fā)展正走在高效率、自動(dòng)化的道路上，不久的將來更是要全面實(shí)現(xiàn)無人化和智能化的工作理念。但是機(jī)械設(shè)備和相關(guān)器械工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行的精確度和穩(wěn)定性，長(zhǎng)期振動(dòng)還會(huì)造成設(shè)備摩擦失效或疲勞損壞，而振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲也會(huì)危害人們的身心健康。

橡塑阻尼材料的阻尼機(jī)理著重研究高聚物的黏彈性。在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域，分子鏈運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生內(nèi)摩擦，材料在承載應(yīng)變時(shí)以熱能方式耗散機(jī)械能。假設(shè)材料為完全彈性體，材料應(yīng)力應(yīng)變行為坐落在一條斜率為k(模量)的直線上，材料在整個(gè)正弦周期內(nèi)是一個(gè)可逆過程，沒有其他形式的能量損耗。當(dāng)材料為完全的牛頓流體時(shí)，在振動(dòng)過程中流體吸收的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能并最終釋放到周圍空間，而不再發(fā)生回到機(jī)械能的轉(zhuǎn)變，是完全不可逆過程。材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線在坐標(biāo)圖中是一個(gè)完美的圓形。在現(xiàn)實(shí)中，理想的牛頓流體和理想的彈性體是不存在的，材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生應(yīng)變。材料在振動(dòng)過程中，材料的能量轉(zhuǎn)變過程為部分可逆，材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線為一個(gè)橢圓，阻尼材料的能量轉(zhuǎn)變過程介于完全的彈性體與完全的牛頓流體之間，當(dāng)材料的阻尼性能越好時(shí)，應(yīng)變滯后角也越大，應(yīng)力應(yīng)變曲線也越接近圓形[1]。……