粘弹性高温阻尼材料研究进展

概述了粘弹性阻尼材料的阻尼机理,对粘弹性高温阻尼材料的研究现状及技术途径进行了分析讨论,并对其研究前景进行了展望。     

阻尼压筋板的动态力学性能研究

本文对一种船用压筋板进行了粘弹性阻尼处理，通过有限元模拟计算了阻尼结构的模态参数，用试验模态分析的结果进行了验证，二者所得结果基本一致，并进一步用有限元分析预测了阻尼材料模量、处理厚度等变化对压筋板动态力学性能参数的影响，探讨了粘弹性阻尼材料抑制结构共振响应的有效性。     

服从分数导数Kelvin本构模型的粘弹性阻尼器的阻尼性能分析及试验研究

从分数导数的定义出发,提出了在经典粘弹性模型理论中采用Abel粘壶取代传统牛顿粘壶的新观点.将高分子粘弹性阻尼器在MTS831.10材料试验机上进行动态力学行为试验,对试验结果用分数导数模型进行拟合.结果表明,分数导数Kelvin模型可以同时精确地拟合高分子材料的存储模量和损耗模量随频率变化的曲线,而且其形式简单、统一.在计算过程中需要调整的参数很少.最后将分数导数模型引入静态特性公式,得出了圆筒状粘弹性阻尼器动态刚度与阻尼的表达式.     

定频变温下粘弹材料动力学特性数据拟合分析

本文研究了粘弹性阻尼材料的耗能机理和动态阻尼特性,采用分数导数模型,并与温频等效原理相结合,得到了粘弹性阻尼材料的复模量、损耗因子与温度关系的参数化数学模型;并结合粘弹性阻尼材料的DMA测试实验数据对模型参量进行了拟合。实验结果和误差分析表明拟合的数学模型能够准确反映粘弹性材料在定频率变温度条件下的动力学特性的变化情况。     

粘弹阻尼层共固化复合材料的阻尼特征分析

利用动态力学热分析技术(DMTA)测试了粘弹性阻尼材料在与复合材料共固化前后的动态力学性能,并利用有限元分析方法考察了复合材料共固化、粘弹性阻尼层的厚度以及复合材料柔性层对共固化复合材料的阻尼特征的影响.结果表明,复合材料共固化过程中由于树脂渗透等原因,共固化复合材料的阻尼峰值仅为理想状态的54%左右且阻尼峰值所对应的温度向高温方向移动;增加粘弹性阻尼层的厚度以及在阻尼层附近插入柔性层不仅可以提高粘弹阻尼层共固化复合材料的阻尼峰值,而且可拓宽共固化复合材料的阻尼温域.     

动态力学粘弹性频率谱对离聚体乳胶IPN阻尼机制的研究EI

合成了离聚体乳胶IPN(Io-LIPN)新型阻尼材料,用动态力学粘弹性频率谱对离聚体乳胶IPN阻尼机制的研究,计算了表观活化能,进一步揭示了阻尼机制。     

基于GA-BFGS混合算法的多目标粘弹性模型参数优化

粘弹性材料的本构模型对复合结构的动力分析至关重要,一个精度高、结构简单的本构模型可以使系统分析简单、有效.本文首先采用动态力学热分析仪对一类沥青型阻尼材料进行力学特性测试,得出粘弹性沥青材料的存储模量,损耗模量及损耗因子随频率变化曲线.进而采用一种基于遗传算法(GA)和拟牛顿算法(BFGS)混合算法,对标准流变学模型(STD)、ADF模型以及GHM模型进行了参数优化,结合目标函数的优化结果,分析了各个模型的优缺点.研究表明:(1)GA-BFGS混合算法可以得到精确的全局最优解,且计算量不大.适合于该类问题的求解;(2)对于该类沥青型粘弹性阻尼材料,STD模型,ADF模型可以在较少的待定参数下得到较好的拟合结果;(3)由于ADF模型方便和有限元结合,更适合采用有限元方法对复杂结构分析.参数优化结果为该类阻尼材料的复合结构分析奠定了基础.     

频率相关自由阻尼层复合材料加筋板动力分析

采用子空间迭代法和精细积分对敷设粘弹性阻尼层的含损伤复合材料加筋板结构进行了频率和动力响应分析。分析中对层合板和层合梁采用了Adams应变能法与Raleigh阻尼模型相结合的阻尼矩阵构造方法;对表面粘弹性阻尼材料则考虑了材料性质和耗散系数对激振频率与温度的依赖性,建立了频率相关粘弹性材料阻尼矩阵的计算方法。通过有限元分析,分别研究了敷设自由阻尼层无损伤和含分层损伤复合材料加筋板的自振频率和模态特征,并根据幅频曲线讨论了阻尼材料模量、耗散系数和阻尼层厚度等因素对结构响应的影响,提出的计算方法对通过合理选择阻尼层材料与几何参数来有效地控制加筋板结构的振动特性,具有一定的参考价值。     

夹芯复合材料结构阻尼特性研究

从粘弹性材料的本构关系出发,应用复特征值理论推导了夹芯复合材料结构阻尼的计算方法;同时基于能量损耗原理和阻尼的产生机理,研究了夹芯复合材料结构阻尼计算的模态应变能方法;提出了两种承载/减振夹芯复合材料结构模型,应用动态力学热分析方法测量了芯材的阻尼参数;应用两种阻尼计算理论和有限元数值分析相结合的方法研究了两种夹芯结构模型的损耗因子,并与试验结果进行了比较;分析了夹芯厚度对结构损耗因子的影响.     

阻尼材料的老化对其减振性能影响数值模拟分析

采用PANTRAN/NASTRAN有限元数值模拟分析软件,对未老化和使用10年的某型粘弹性阻尼材料处理的基座减振特性进行了预测分析。结果表明,在500 Hz以内的频率范围内,未老化和使用10年的材料,其加速度振级变化约为5d B以上,尤其在300 Hz以内的低频段,变化达10 d B以上。     

聚氨酯-环氧树脂互穿网络聚合物耐蚀阻尼涂料的制备与表征

阻尼材料能有效改善机械设备振动噪声问题,而海洋设备要求有很好的耐蚀性。为实现高分子阻尼材料在海洋设备中的应用,将具有较高模量、高附着力、低收缩率、耐腐蚀性好等优点的环氧树脂与聚氨酯合成透明互穿网络聚合物(IPN)膜。通过羟值确定、傅里叶变换红外光谱法、拉拔法(测试附着力)、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和动态热机械分析仪等测试研究了聚氨酯/环氧树脂对IPN膜性能的影响。结果表明,所获得的IPN膜可以显著提高材料的阻尼性能、热力学性能、机械强度以及粘结强度。通过不同体系树脂的筛选发现,当聚氨酯/环氧树脂质量比为7∶3时,材料的阻尼性能和耐蚀性能最好,损耗因子tanδ可达0.96,人造海水中浸泡600 h表面无变化。     

分子结构对高分子材料动态力学性能影响的研究进展

从材料的阻尼性能的表征出发,系统总结了高分子材料阻尼机理研究状况。主要以LA和TA分析法为例,从分子设计角度,总结阐述了近年来有关分子结构对高分子材料动态力学性能影响的研究成果和存在的问题,并对未来此方面的研究进行了简单的预测。     

Damping properties of thermoplastic-elastomer interleaved carbon fiber-reinforced epoxy composites

The aim of this study is to characterize the damping properties of carbon fiber-reinforced interleaved epoxy composites. Several types of thermoplastic-elastomer films, such as polyurethane elastomers, polyethylene-based ionomers and polyamide elastomers were used as the interleaving materials. The damping properties of the composite laminates with/without the interleaf films were evaluated by the mechanical impedance method. Also, the effects of the lay-up arrangements of the carbon-fiber prepregs on the damping properties of the interleaved laminates were examined. The viscoelastic properties of interleaved polymer films were reflected in the damping properties of the corresponding interleaved laminates. The loss tangent of the interleaf films at the test temperature played an important roll in the loss factor of the interleaved laminates. Also, the stiffness of the films at the resonant frequency of the laminates was another important parameter that controlled the loss factor of the interleaved laminates.     

泡沫金属——高分子聚合物的复合体机械阻尼性能研究

本文研究了泡沫金属和同分子聚合物形成的复合体机械阻尼性能，结果表明它是一种内耗值Ｑ＾－１极高的阻尼材料，其阻尼特征表现为与应变振幅密切相关而与频率无显著关系的非线性内耗。同时研究了泡沫金属孔隙结构对复合体内耗值的影响关系，并对实验结果进行了讨论。     

PEA/TDI聚氨酯共聚物阻尼结构抑振性能的研究

为获得高阻尼性能的聚氨酯材料,本文结合高分子材料的阻尼机理合成了一系列不同分子量的聚酯二元醇/甲苯二异氰酸酯(PEA/TDI)聚氨酯共聚物,并以聚氨酯试样为阻尼层,钢板为基体制备成自由阻尼结构,利用模态分析技术研究了有机杂化小分子对聚氨酯阻尼结构阻尼性能的影响.通过苯酐-吡啶酰化法精确测定了聚酯二元醇的平均分子质量,设计合成了系列软段分子量不同和分子量不同的聚氨酯试样,通过模态分析技术对利用合成的聚氨酯试样制备的一系列不同聚氨酯阻尼结构的减振性能进行了测试,结果表明:二丁基羟基甲苯(受阻酚BHT)的加入显著提高了PEA(Mn=1 000)/TDI聚氨酯阻尼结构的阻尼性能;聚氨酯分子量相同时,聚氨酯阻尼结构的阻尼性能总体上随着BHT用量的增加而逐渐提高;BHT用量相同时,随着聚氨酯分子量的提高,聚氨酯阻尼结构的阻尼性能得到改善,且在低频和高频范围内提升效果较明显.     

高阻尼互穿聚合物网络的分子设计

从互穿聚合物网络(IPN)分子设计对阻尼性能影响的角度综述了近年来国内外主要的研究成果,内容涉及阻尼性能的评价,分子设计的理论依据,IPN组分的选择,分子主链的设计和侧链的引入,IPN组成的配比优化,以及合成条件的影响等方面,并展望了未来高阻尼IPN分子设计研究的前景.     

New polymer mortars containing polymeric wastes. Part 2. Dynamic mechanical and dielectric behaviour

A promising application for polymer mortars and concretes is for machine tool structures: for this purpose, composite materials with good mechanical properties and high damping characteristics are required. Accordingly, four recycled fillers (powdered rubber, tyre rubber, micronized tyre fibres and milled electrical cable waste) have been used to formulate new polymer mortars. The internal energy dissipation and relaxation processes of the different materials, studied by the combined use of both dynamic mechanical and dielectric analysis, are compared thus showing the effect of the powdered rubber based filler as a damping promoter. The use of silane coupling agents has also been investigated and its effect in leading to stiffer materials is reported and discussed.     

Processing and hygrothermal effects on viscoelastic behavior of glass fiber/epoxy composites

Fiber reinforced epoxy composites are used in a wide variety of applications in the aerospace field. These materials have high specific moduli, high specific strength and their properties can be tailored to application requirements. In order to screening optimum materials behavior, the effects of external environments on the mechanical properties during usage must be clearly understood. The environmental action, such as high moisture concentration, high temperatures, corrosive fluids or ultraviolet radiation (UV), can affect the performance of advanced composites during service. These factors can limit the applications of composites by deteriorating the mechanical properties over a period of time. Properties determination is attributed to the chemical and/or physical damages caused in the polymer matrix, loss of adhesion of fiber/resin interface, and/or reduction of fiber strength and stiffness. The dynamic elastic properties are important characteristics of glass fiber reinforced composites (GRFC). They control the damping behavior of composite structures and are also an ideal tool for monitoring the development of GFRC’s mechanical properties during their processing or service. One of the most used tests is the vibration damping. In this work, the measurement consisted of recording the vibration decay of a rectangular plate excited by a controlled mechanism to identify the elastic and damping properties of the material under test. The frequency amplitude were measured by accelerometers and calculated by using a digital method. The present studies have been performed to explore relations between the dynamic mechanical properties, damping test and the influence of high moisture concentration of glass fiber reinforced composites (plain weave). The results show that the E’ decreased with the increase in the exposed time for glass fiber/epoxy composites specimens exposed at 80^∘C and 90% RH. The E’ values found were: 26.7, 26.7, 25.4, 24.7 and 24.7 GPa for 0, 15, 30, 45 and 60 days of exposure, respectively.     

多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料及其力学性能研究

基于多孔泡沫金属的结构性能,研制一种新型的磁流变液阻尼材料,并搭建测试系统,研究其力学性能。在该材料中,磁流变液由于毛细管力的作用储存在多孔泡沫金属里面,在磁场作用下被抽出到剪切间隙内并产生磁流变效应;利用搭建的测试系统,研究多孔泡沫金属的材料、外加电流、剪切间隙和剪切应变率等参数对多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料力学性能的影响,结果表明,设计的多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料可产生明显的磁流变效应,在相同情况下,采用多孔泡沫金属铜时,多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料具有最大的剪切转矩。     

船用耐海水腐蚀埋弧自动焊材料的研制

研制了一种耐海水腐蚀的埋弧焊丝,该焊丝配用３５０焊剂进行施焊,焊接接头具有优良的综合力学性能,满足了船体钢的焊接要求,填补了该强度级别耐海水腐蚀船用焊丝的国内空白。本文对该焊丝的成分设计、焊剂筛选及耐海水腐蚀性能试验等有关情况进行了介绍。