主题：[转帖]消声器的设计制造技术

    阻尼减振技术是通过阻尼结构得以实施的，而阻尼结构又是各种阻尼基本结构与实际工程结构相结合而组成的，因此必须了解和掌握。阻尼基本结构大致可分为离散型的阻尼器件和附加型的阻尼结构。

    离散型阻尼器件可分为两类。一类是应用于振动隔离的阻尼器件，如金属弹簧减振器、粘弹性材料减振器、空气弹簧减振器、干摩擦减振器等；另一类是应用于吸收振动的阻尼器件，如阻尼吸振器、冲击阻尼吸振器等。

    附加型阻尼结构可大致分为三类。一类是直接粘附阻尼结构，如自由层阻尼结构、约束层阻尼结构、多层的约束阻尼结构、插条式阻尼结构等；第二类是直接附加固定的阻尼结构，如封砂阻尼结构、空气挤压薄膜阻尼结构；第三类是直接固定组合的阻尼结构，如接合面阻尼结构等。

    附加阻尼结构是提高机械结构阻尼的主要结构形式之一。通过在各种结构件上直接粘附阻尼材料结构层，可增加结构件的阻尼性能，提高其抗振性和稳定性。附加阻尼结构特别适用于梁、板、壳件的减振，在汽车外壳、飞机舱壁、轮船等薄壳结构的抗振保护与控制中较广泛采用。直接粘附的阻尼结构主要有自由阻尼结构和约束阻尼结构。

图 5.20 自由阻尼结构

    自由阻尼结构是将一层大阻尼材料直接粘附在需要作减振处理的机器零件或结构件上，机械结构振动时，阻尼层随结构件变形，产生交变的应力和应变，起到减振和阻尼的作用。

    自由阻尼层结构结合梁的结构如图 5.20 ，自由阻尼层结构结合梁的损耗因子与结构参数的关系式如下：

                                 (5.4.5)

式中 h=H 2 /H 1 ，是阻尼层厚度 H 2 与基本弹性层厚度 H 1 之比值； e ＝ E 2 /E 1 ，是阻尼层杨氏模量 E 2 与基本弹性层杨氏模量 E 1 之比值； 为阻尼层材料的损耗因子； 为组合梁结构的损耗因子。

    式 (5.4.5) 表示自由阻尼处理组合梁结构的损耗因子，其损耗因子既是阻尼厚度比 h 的函数，也是阻尼层模量比 e 的函数。图 5.21 为其关系曲线图。由曲线可以发现：只有在 e 较大时， 才随 h 的增大而增大，直到具有实际工程意义；当 e 值较小时，如 e<10 -3 ，附加阻尼层厚度比即使达到 3 ， 也只有 0.001 ，当 e 值一定时， 随 h 值单调上升，并有一极限值，增大不会超过 E 2 。

                            (5.4.6)

图 5.22 具有隔离层的自由阻尼处理结构

式中 为组合板结构的损耗因子； 为阻尼层材料的损耗因于； h=H 2 /H 1 , 是阻尼层厚度 H 2 与基本弹性层厚度 H 1 之比值； k ＝ K 2 /K 1 ，是阻尼层拉伸刚度 K 2 与基本弹性层拉伸刚度 K 1 之比值； h 21 为阻尼层厚度和基本弹性层厚度中线间的距离与基本弹性层厚度之比值。

    图 5.22 是一种具有隔离层的自由阻尼处理结构，它具有阻尼高、重量轻和刚度好的特点，隔离层用轻质高刚度材料制作。当基本弹性层产生弯曲振动时，隔离层有类似于杠杆的放大作用，可增加阻尼层的拉压变形，从而增加阻尼材料的耗能作用。自由阻尼结构更多地用于薄壳结构减振，例如鼓风机的外壳、各种管道、车辆等。

    约束阻尼结构由基本弹性层、阻尼材料层和弹性材料层（称约束层）构成。当基本弹性层产生弯曲振动时，阻尼层上下表面各自产生压缩和拉伸变形，使阻尼层受剪切应力和应变，从而耗散结构的振动能量。约束阻尼结构比自由阻尼结构可耗散更多的能量，因此具有更好的减振效果。

                          (5.4.7)

式中 为约束阻尼结构的损耗因子， 为阻尼层材料的损耗因子， X 为剪切参数， Y 为刚度参数。 X 的表达式为，

                                (5.4.8)

图 5.24 典型的约束阻尼处理结构

    式中 G 2 为阻尼层材料模量的实部， b 为约束阻尼梁的宽度， k 为约束阻尼梁弯曲振动的波数 ，组合梁的弯曲刚度 。 H 1 、 H 2 和 H 3 分别为基本弹性层、阻尼层和约束层的厚度； K 1 和 K 3 分别为基本弹性层和约束层的刚度； E 1 和 E 3 分别为基本弹性层和约束层梁的杨氏模量。

    刚度参数 Y 的表达式为，

                                 (5.4.9)

式中 ，是基本弹性层中性面至约束层中性面的距离。

    在阻尼结构形式的选择上，应根据工作环境条件等要求合理选取、综合考虑。通常，自由阻尼结构适合于拉压变形，而约束阻尼结构适合于剪切变形。图 5.24 为几种典型的约束阻尼处理结构。

图 5.25 五层与三层阻尼结构的 比较

    用两种以上不同质地的阻尼材料制成多层结构，可提高阻尼性能。由于多层结构同时使用不同的玻璃态转变温度和模量的阻尼材料，这样可加宽温度带宽和频率带宽。图 5.25 为三层和五层阻尼结构损耗因子的比较。

    阻尼处理位置对于减振性能影响显著，有时在结构的全面积上进行阻尼处理可能会造成浪费，而实际工程结构通常也只能进行局部阻尼处理。如何使局部阻尼处理达到最佳的阻尼效果是阻尼处理位置的优化问题，可以根据不同阻尼结构的阻尼机理，相应地进行优化处理，以达到最佳的性能价格比。