【碩士】聚氨酯阻尼材料及其約束尼結(jié)構(gòu)研究

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　　【碩士】聚氨酯阻尼材料及其約束尼結(jié)構(gòu)研究　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度：2011　　在動(dòng)力系統(tǒng)的抑振方法中，一些高分子材料因具有成本低廉、阻尼效果顯著、質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)而成為減振降噪的重要手段。高分子阻尼材料通常與金屬材料組成自由或約束阻尼結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到優(yōu)良的阻尼效果。本文重點(diǎn)研究了某聚氨酯類(lèi)高分子阻尼材料的準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和阻尼層厚度對(duì)約束阻尼結(jié)構(gòu)的影響。在室溫下對(duì)高分子阻尼材料進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)拉伸剪切試驗(yàn)分析，得到材料在室溫下，45mm／min加載速率下的剪切強(qiáng)度和剪切模量。分析了影響材料剪切強(qiáng)度、剪切模量的因素。在室溫下對(duì)高分子阻尼材料做了抗90。剝離試驗(yàn)，得到材料在室溫下，45mm／min加載速率下的剝離強(qiáng)度，并分析了材料90。剝離破壞機(jī)理?！　? 采用差示掃描量熱法(Differential Scanning Calorimetry，DSC)研究了材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度區(qū)及其熱力學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)DSC實(shí)驗(yàn)測(cè)得，實(shí)驗(yàn)所用的聚氨酯基材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度區(qū)為．25℃至．20℃。材料在120℃溫度下未發(fā)生熔融、分解。采用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀(Dynamic Mechanical Analysis，DMA)測(cè)試了材料在-400C．100℃下的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量、動(dòng)態(tài)損耗模量和損耗因子。分析了溫度對(duì)材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響。測(cè)試結(jié)果表明，在1Hz頻率下，材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為．16℃。隨著溫度的升高，材料儲(chǔ)能模量從350MPa降至O5MPa，材料損耗模量隨著溫度的升高在．27℃達(dá)到最大值99 MPa，材料損耗因子在其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到最大值O．97，之后，材料損耗模量和損耗因子隨著溫度的升高逐步下降。溫度的變化影響了材料分子鏈的運(yùn)動(dòng)及材料內(nèi)部自由體積，從而對(duì)材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能產(chǎn)生影響?！　? 采用懸臂梁強(qiáng)迫共振法測(cè)試了材料在50．5000 Hz頻率下的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量和損耗因子，分析了頻率對(duì)阻尼材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響。測(cè)試結(jié)果表明，在13℃下，隨著頻率的升高，材料儲(chǔ)能模量從0．8MPa升高至2．5MPa，材料損耗因子隨著頻率的升高在570Hz達(dá)到最大值0．77，之后，材料損耗因子隨著頻率的升高逐步下降。頻率對(duì)材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響取決于材料的松弛時(shí)間?！　? 采用懸臂梁強(qiáng)迫共振法研究了阻尼層厚度對(duì)約束阻尼結(jié)構(gòu)共振頻率和損耗因子的影響。研究發(fā)現(xiàn)：隨著阻尼層厚度從0．91ram增至17．96mm，約束阻尼結(jié)構(gòu)共振頻率呈下降趨勢(shì)。其中，一階共振頻率從141 Hz降至110Hz，二階共振頻率從846 Hz降至649Hz，三階共振頻率從2291 Hz降至2149Hz。阻尼層材料厚度的增加，導(dǎo)致懸臂梁系統(tǒng)的剛度參數(shù)Y升高、耦合參數(shù)Z和參考頻率．兀下降，三者均與結(jié)構(gòu)共振頻率呈正比例變化。在本實(shí)驗(yàn)中，由于剛度參數(shù)Y和耦合參數(shù)Z均比較小，二者對(duì)結(jié)構(gòu)共振頻率的影響不明顯，結(jié)構(gòu)共振頻率主要受到參考頻率)的影響。根據(jù)Kerwha理論，阻尼層材料厚度的增加，影響了約束阻尼結(jié)構(gòu)的剛度和彎曲振動(dòng)的耦合程度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損耗因子變化。當(dāng)阻尼層材料厚度從0．91mm增加至17.96ram，結(jié)構(gòu)損耗因子隨之升高。其中一階損耗因子從0．0595升至0．179：二階損耗因子從0．027升至0．0996；三階損耗因子從0．0193升至0．0305。隨著振動(dòng)模態(tài)升高，由于結(jié)構(gòu)彎曲振動(dòng)耦合度急劇減小，結(jié)構(gòu)損耗因子也隨之變小?！　?

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