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1、第29卷第l期振動、測試與診斷Vo1．29No．12009年3月JournalofVibration，Measurement&DiagnosisMar．2009金屬橡膠材料阻尼性能的影響參數(shù)’李宇燕黃協(xié)清(IN安工業(yè)大學機電工程學院西安，710032)(西安交通大學機械工程學院西安，710049)摘要建立了金屬橡膠結構損耗因子的理論模型，對金屬橡膠結構做動態(tài)性能試驗，定性研究了金屬橡膠材料的密度、熱處理工藝對金屬橡膠結構損耗因子的影響，并定量研究了材料高度和系統(tǒng)配重對金屬橡膠結構損耗因子的影響，運用最小二乘法求得材料高度、配重與損
2、耗因子變化關系的理論表達式，實現(xiàn)了對結構損耗因子的預估，為金屬橡膠材料的動態(tài)響應分析奠定理論基礎。關鍵詞金屬橡膠損耗因子高度配重中圖分類號TGl46．1因子未做系統(tǒng)的理論預估。引言由于金屬橡膠結構的損耗因子與材料的密度、形狀因子和熱處理工藝等多種因素有關，為此本文金屬橡膠材料作為一種干摩擦阻尼材料，研究系統(tǒng)研究了金屬橡膠材料的密度、形狀因子、熱處理其阻尼性能的大小及影響規(guī)律對實際工程應用是十工藝對材料損耗因子的影響規(guī)律，運用最小二乘法分必要的。國內外專家學者在該方面進行了大量的進行多項式擬合，得到該材料的損耗因子與材料高探索和研究
3、，取得了一些有意義的研究成果[1-43。文度的變化關系式，實現(xiàn)了對材料的損耗因子的預估，獻Es]x~金屬橡膠材料的阻尼性能做了系統(tǒng)的研究，為材料的快速制作和設計提供了動態(tài)理論依據(jù)。從總體上確定了金屬橡膠動態(tài)特性與材料原始參數(shù)間的函數(shù)關系，根據(jù)相似性原理，得到了能量耗散系金屬橡膠結構的損耗因子數(shù)與相對變形幅值的變化規(guī)律。文獻[6]對環(huán)狀金屬橡膠元件進行了靜態(tài)、動態(tài)加載試驗，提出了一種基金屬橡膠結構的損耗因子是衡量阻尼結構減振于等效應力函數(shù)的等效粘性阻尼測試方法。該方法性能的重要指標。當金屬橡膠結構在簡諧激勵力作根據(jù)黏彈性阻尼耗能的基
4、本原理，利用正交函數(shù)的用下，由于位移滯后于力一個相角，因此在一個周性質，構造了一組實測應力響應函數(shù)和等效應力響期內，力位移的遲滯回線為一橢圓，如圖l所示。其應函數(shù)耗能方程，由耗能等效原則得到了損耗因子中：橢圓回線的面積AW為結構耗散的能量，三角形的計算表達式，通過采樣函數(shù)可以方便地計算出損面積為結構瞬時所儲存的最大彈性變形能。，耗因子，結果表明，金屬橡膠彈性元件具有比橡膠元件更好的彈性阻尼性能。文獻E7]采用自由衰減法和沖擊試驗法分別對圓環(huán)狀金屬橡膠試件高低溫阻尼比和動力學特性進行了測試，得出了金屬橡膠適合于做月球著陸器中緩沖元件
5、的結論。文獻E83通過試一，／∥驗建模的方法，推導出金屬橡膠環(huán)形隔振器內摩擦力及能量耗散系數(shù)與金屬絲直徑、環(huán)形隔振器的幾△何參數(shù)、金屬橡膠元件的相對密度之間的關系。從以上分析可以看出，所做的研究工作大多局限于對金圖1金屬橡膠結構遲滯環(huán)回線屬橡膠材料阻尼參數(shù)的試驗研究，而對材料的損耗．國家自然科學基金資助項目(編號：50805112)。收稿日期：2007—10—31；修改稿收到日期：2008一O1—14。24振動、測試與診斷第29卷若給定簡諧激勵力表1經(jīng)回火處理的金屬橡膠試件分類表F—F0sinwt(1)高度內?則動位移可表示為號／
6、rammm／一『m／一z一320sin(￡一(2)一周期內結構耗散的能量為AW—d~Fdz一7rF00sin~o(3)結構瞬時最大彈性變形能為W一÷F0ocos~o(4)一周期內結構最大彈性變形能為W一27rW一7rFo-zocos~o(5)結構系統(tǒng)中損耗的能量與彈性變形能的比值定義為損耗因子，可表示為：一tango(6)l234式(6)是對金屬橡膠結構損耗因子的理論描述。加圖2金屬橡膠結構簡圖通常在實際工程中采用對數(shù)衰減率來評價阻2．2試驗儀器及試驗方法[9。6666尼對振動系統(tǒng)振幅衰減快慢的影響，它利用相隔試驗系統(tǒng)如圖3所示。
7、它主要由金屬橡膠振動個周期的兩個峰值z及求得，可表示為5555系統(tǒng)、激振錘和B8LK2035頻譜分析儀3部分組成。一ln(7)2222試驗方法是：激振錘敲擊配重使系統(tǒng)產生振動，脈沖Z”2222信號輸入到B&K2035頻譜分析儀，得到時域自由振阻尼比7777動曲線，再對時域自由振動曲線進行處理。33一33(8)ll11由振動力學知識可知，單自由度系統(tǒng)結構損耗OOOO因子相當于黏性阻尼比的兩倍，即結構損耗因子為4∞6∞8∞i∞46一82O(9)式(9)是通常在實際工程中采用的結構損耗因子的理論表達式。2金屬橡膠結構的動態(tài)性能試驗圖3金
8、屬橡膠減振器動態(tài)試驗系統(tǒng)圖2．1試件材料2．3試驗內容與數(shù)據(jù)處理方法試件為經(jīng)回火處理的空心圓柱形金屬橡膠(回金屬橡膠試件為4個，對每個試件在配重分別火溫度為400~450。c)，經(jīng)回火處理的金屬橡膠按形為11，22，54．2kg情況下做振動試驗，測
