材料弹性和阻尼性能专题培训课件.ppt

材料弹性和阻尼性能材料弹性和阻尼性能8.1 弹性与广性与广义弹性性弹性模量（性模量（E）是材料最常用的力学性）是材料最常用的力学性质之一，它描述之一，它描述应力与力与应变之之间的比例关系的比例关系。不同的。不同的弹性行性行为是由其基是由其基本本结构决定构决定金属、陶瓷金属、陶瓷晶体晶体结构、缺陷构、缺陷 高分子材料高分子材料分子分子链构型、交构型、交联、缠绕 s sp比例极限；比例极限；s ss屈服强度；屈服强度；s sb 抗拉强度；抗拉强度；OA弹性区：应力弹性区：应力-应变满足应变满足虎克定律；其比例系虎克定律；其比例系 数定数定义为弹性模量，外力释放义为弹性模量，外力释放后，材料的变形能够恢复后，材料的变形能够恢复原来的状态原来的状态AB屈服变形屈服变形BC塑性变形区：应力应变塑性变形区：应力应变间不一定满足正比关系，间不一定满足正比关系，其特征系数远小于其特征系数远小于E，外力，外力释放之后，恢复不到初始释放之后，恢复不到初始材料的长度材料的长度 8.1.1 弹性参量弹性参量1.应力力 应力力作用于物体内作用于物体内单位面位面积上的上的弹性力。平衡状性力。平衡状态的的任意形状的介任意形状的介质内任一点内任一点处的的应力矢量力矢量T 定定义为dFdSo应力矢量应力矢量T和法线矢量和法线矢量n的方向不一定相同，要全面描述的方向不一定相同，要全面描述介质中的应力状态，就应该知道通过每一点的任意截面介质中的应力状态，就应该知道通过每一点的任意截面上的应力，所以一般在该点附近取一个无限小的体积元，上的应力，所以一般在该点附近取一个无限小的体积元，只要求出六个面上的应力，就可以知道通过该点任意截只要求出六个面上的应力，就可以知道通过该点任意截面上的应力面上的应力应力力T用分量形式表示用分量形式表示为 s sxy表示表示Ty的的x分量，分量，s sij构成了应力张量构成了应力张量s s，i=j的是正应力的是正应力分量，分量，ij是切应力分量是切应力分量 T=s sn s sij=s sji表明应力张量是对称张量，只有表明应力张量是对称张量，只有6 6个独立分量，即个独立分量，即3 3个正个正应力应力3 3个切应力个切应力2.应变应变应变是用来描述固体在是用来描述固体在应力作用下内部各点相互位置改力作用下内部各点相互位置改变的参量。介的参量。介质中任意一点形中任意一点形变前后的位置可以用矢径矢量前后的位置可以用矢径矢量r和和r来表示，来表示，变化的位移矢量是位置的函数化的位移矢量是位置的函数 u=r-r相相邻两点之两点之间的相的相对位移位移du为形变张量形变张量b b是非对称的，分解为对称张量和非对称张量之是非对称的，分解为对称张量和非对称张量之和，即和，即b bij=eij+wij 其中其中相相对位移位移wijdxj使介使介质内相内相邻两点两点间的距离和的距离和夹角保持不角保持不变，张量量w称称为转动张量；相量；相对位移位移eijdxj则使体元的形使体元的形状与大小均状与大小均发生生变化，化，对称称张量量e称称为应变张量，量，i=j的分的分量量为正正应变分量，分量，ij的分量的分量为切切应变分量分量3.弹性模弹性模量量只有理想只有理想弹性体性体应力和力和应变之之间才有最才有最简单的的线性关系。性关系。对一般物体，在一般物体，在弹性范性范围内，作内，作为一一级近似，特近似，特别是在小是在小形形变时，应力与力与应变满足广足广义虎克定律虎克定律 cijkl构成一个四构成一个四阶张量量弹性模量性模量张量，又称量，又称弹性性刚量量张量。量。它表征材料抵抗形它表征材料抵抗形变能力（即能力（即刚度）的大小。度）的大小。c越越大，越不容易大，越不容易变形，表示材料的形，表示材料的刚度越大度越大cijkl=cjikl=cijlk=cjilk，弹性模量性模量张量量81个分量只有个分量只有21个独立分个独立分量。晶体量。晶体对称性不同，独立分量数也不同：三斜称性不同，独立分量数也不同：三斜18个，个，单斜斜12个，正交个，正交9个，四方和菱面体个，四方和菱面体6个，六角个，六角5个，立方个，立方3个，个，各向同性各向同性2个个各向同性介各向同性介质有三种有三种弹性模量：性模量：杨氏模量氏模量E、切切变模量模量m m、体体积模量模量B对于各向同性材料，存在如下关系对于各向同性材料，存在如下关系 弹性性模模量量是是固固体体原原子子之之间结合合强度度的的标志志之之一一，原原子子半半径径和和离子半径越小，原子价越高的物离子半径越小，原子价越高的物质，弹性模量和硬度就越大性模量和硬度就越大碳碳 化化 物物(400700 GPa)硼硼 化化 物物、氮氮 化化 物物 氧氧 化化 物物(150300GPa)金属材料：金属材料：0.1-100GPa 无机材料：无机材料：1-100GPa 陶陶瓷瓷材材料料由由于于内内部部存存在在气气孔孔，其其弹性性模模量量随随气气孔孔率率的的增增大大而而降低降低 弹性模量的测定方法弹性模量的测定方法静静态法法 测量量应力力-应变曲曲线(弹性性变形区形区)，然后根据曲，然后根据曲线计算算弹性性模量。不足之模量。不足之处：载荷大小、加荷大小、加载速度等都影响速度等都影响测试结果。果。在高温在高温测试时，由于金属材料的蠕，由于金属材料的蠕变现象降低了象降低了弹性模量性模量值对脆性材料，静脆性材料，静态法也遇到极大的困法也遇到极大的困难动态法法 加加载频率很高，可率很高，可认为是瞬是瞬时加加载，试样与周与周围的的热交交换来不及来不及进行，即几乎是在行，即几乎是在绝热条件下条件下测定的。定的。动态法法测弹性模量性模量较精确，精确，试样承受极小的交承受极小的交变应力，力，试样的相的相对变形甚小，用形甚小，用动态法法测定定E、G对在高温和交在高温和交变复复杂负荷条荷条件下工作的金属零件、部件尤其重要件下工作的金属零件、部件尤其重要固体作固体作弹性拉伸性拉伸时，其原子，其原子间距增大，因而外力距增大，因而外力对抗了原抗了原子子间作用力作了功，作用力作了功，导致内能致内能U增加，从而使自由能增大。增加，从而使自由能增大。因此常因此常规弹性来源于内能增加引起的自由能增加性来源于内能增加引起的自由能增加两个固体原子之两个固体原子之间相互作用的相互作用的Lennard-Jones势为 e eb是是势能极小能极小值，对于惰性元素、固体和金属，于惰性元素、固体和金属，p=12，q=6，上式，上式简化化 8.1.2 常规弹性的物理本质常规弹性的物理本质势势能能最最小小值值越越低低，则则势势阱阱深深，改改变变原原子子之之间间的的相相对对距距离离所所作作的的功功越大，弹性模量越大越大，弹性模量越大金金属属弹弹性性限限度度仅仅为为0.2%，超超过过此此范范围围便便发发生生塑塑性性变变形形，由由于于金金属属中总有大量位错存在中总有大量位错存在陶陶瓷瓷弹弹性性模模量量很很高高（金金属属的的10倍倍），变变形形量量很很小小。因因为为键键合合为为离离子子键键或或共共价价键键，原原子子间间作作用用力力很很强强，键键角角十十分分固固定定，以以至至很很难难变变形形，应力释放以裂纹扩展为主应力释放以裂纹扩展为主 8.1.3 高弹性的物理本质高弹性的物理本质高高弹性指物体可以伸性指物体可以伸长很多倍的性很多倍的性质，具有两个特点：，具有两个特点：宏宏观变形量特形量特别大大 很很容容易易发生生大大的的弹性性变形形，形形变量量甚甚至至可可以以达达到到百百分分之之几几百百弹性模量很小性模量很小 一一般般的的固固体体伸伸长到到1左左右右就就到到了了弹性性极极限限，而而一一块高高弹性材料性材料则可以可以弹性地拉伸到原来性地拉伸到原来长度的度的10倍倍高弹性产生的根本原因高弹性产生的根本原因系系统自由能由内能和自由能由内能和熵两部分两部分组成，因此增加内能或者成，因此增加内能或者减少减少熵都可以使系都可以使系统的自由能增大的自由能增大系系统内能的增加引起自由能的增加内能的增加引起自由能的增加导致了常致了常规弹性的性的产生生系系统熵的减小引起的自由能的增加是高的减小引起的自由能的增加是高弹性性产生的根本生的根本原因原因一维柔性长链分子一端到另一端的距离为一维柔性长链分子一端到另一端的距离为R，配分函数为，配分函数为P(R)，P(R)具有正态高斯分布形具有正态高斯分布形式式在形变初期，曲线与高斯链在形变初期，曲线与高斯链(GC)模型的结果大体吻合模型的结果大体吻合自由连接链自由连接链（FJC）模型将）模型将长链分子视为用枢点连接起长链分子视为用枢点连接起来的一段段刚性短棒。其结来的一段段刚性短棒。其结果与实验在中形变区吻合得果与实验在中形变区吻合得很好很好假设枢点连续分布在链上，假设枢点连续分布在链上，就得到了蠕虫链就得到了蠕虫链(WLC)模型，模型，该模型在大形变区域能很好该模型在大形变区域能很好的说明实验结果的说明实验结果橡胶的拉伸使交橡胶的拉伸使交联点点间的分子的分子线段段变直，但基本上不影响直，但基本上不影响分子中的原子分子中的原子间距距将弯曲的分子将弯曲的分子线团拉直，拉直，导致分子致分子线段的位形段的位形熵减小，有减小，有序度增加，因而外力的作功会使序度增加，因而外力的作功会使熵减小，从而增大了自由减小，从而增大了自由能能橡胶作橡胶作弹性形性形变导致了有序度的增加，致了有序度的增加，x射射线衍射衍射实验也也证实了了这一点。有迹象表明，形一点。有迹象表明，形变会会导致致结晶化晶化区分材料区分材料弹性特征的参数有两个，性特征的参数有两个，弹性模量和相性模量和相对变形的形的量量8.1.4 黏弹性黏弹性任何物体均同任何物体均同时具有具有弹性和黏性两种性性和黏性两种性质，根据外加条件，根据外加条件不同，或主要不同，或主要显示示弹性或主要性或主要显示黏性示黏性弹性体和黏性体的区性体和黏性体的区别：在外力作用下的形：在外力作用下的形变与与时间依依赖关系不同关系不同 理想理想弹性体的形性体的形变与与应力作用力作用时间无关无关 理想粘性体的形理想粘性体的形变与与应力作用力作用时间呈呈线性关系性关系高分子材料高分子材料则处于二者之于二者之间，具有黏，具有黏弹性。黏性。黏弹性是高聚性是高聚物材料的一个重要特性。当温度超物材料的一个重要特性。当温度超过流流动转变温度下温度下Tf时，线性高聚物就开始熔融，性高聚物就开始熔融，变为流流动态。这时所形成的熔体所形成的熔体不但会像牛不但会像牛顿流体那流体那样表表现出黏性流出黏性流动，还会呈会呈现出相当出相当明明显的的弹性行性行为。高聚物的力学性高聚物的力学性质随随时间发生的生的变化通称化通称为力学松弛，包力学松弛，包括蠕括蠕变和和应力松弛力松弛蠕蠕变描述的是在一定的温度和描述的是在一定的温度和应力作用下，高聚物的形力作用下，高聚物的形变随随时间的的变化化在温度和形在温度和形变不不变的情况下，高聚物内部的的情况下，高聚物内部的应力会逐力会逐渐衰衰减减应力松弛力松弛自由振自由振动的固体，即使与外界完全隔离，它的机械能也会的固体，即使与外界完全隔离，它的机械能也会转化成化成热能，从而使振能，从而使振动停止，要停止，要维持振持振动，则必必须不断不断供供给外部能量。由于固体内部原因使机械能消耗的外部能量。由于固体内部原因使机械能消耗的现象象阻尼或内耗阻尼或内耗 耗耗损的能量与机械振的能量与机械振动能量的比能量的比值损耗因子耗因子 8.2 阻尼与阻尼材料阻尼与阻尼材料系统阻尼：在系统中设置专用阻尼减振器，如减振弹簧、系统阻尼：在系统中设置专用阻尼减振器，如减振弹簧、冲击阻尼器等冲击阻尼器等结构阻尼：在系统的某一振动结构上，附加材料或形成附结构阻尼：在系统的某一振动结构上，附加材料或形成附加结构，增加系统自身的阻尼能力，包括接合加结构，增加系统自身的阻尼能力，包括接合面阻尼、库仑摩擦阻尼和复合结构阻尼等面阻尼、库仑摩擦阻尼和复合结构阻尼等材料阻尼：依靠材料本身所具有的高阻尼特性达到减振降材料阻尼：依靠材料本身所具有的高阻尼特性达到减振降噪的目的噪的目的8.2.1 材料阻尼的产生机材料阻尼的产生机理理材材料料会会因因应力力或或交交变应力力的的作作用用，产生生分分子子或或晶晶界界之之间的的位位错运运动、塑性滑移、或其他原因耗、塑性滑移、或其他原因耗损能量能量产生阻尼生阻尼在在低低应力力状状况况下下，由由金金属属的的微微观运运动产生生的的阻阻尼尼耗耗能能滞滞弹性性 应应变变滞滞后后于于应应力力，ABCDA回回线线为为迟迟滞滞回回线线。阻阻尼尼耗耗能能量量的的值值正正比比于于回回线线面面积积。滞滞弹弹性性与与应应力力幅幅值值及及疲疲劳劳周周期期无关，与频率和温度相关无关，与频率和温度相关高高应应力力时时，产产生生局局部部塑塑性性应应变变，成成为为产产生生阻阻尼尼的的主主要要原原因因。金金属属材材料料的的阻阻尼尼在在应应力力变变化化过过程程中中不不为为常常值值，在在高高应力或大振幅时呈现较大的阻尼应力或大振幅时呈现较大的阻尼磁性材料有一种重要的阻尼磁性材料有一种重要的阻尼产生机理生机理由磁由磁弹效效应产生生迟滞耗能滞耗能铁磁材料由众多的磁磁材料由众多的磁饱和和单元体构成，元体构成，单元体或磁元体或磁饱和和区与区与邻区之区之间形成形成边界。交界。交变应力力产生的交生的交变应力力场使使各各单元体元体产生生转 动，并使，并使边界之界之间产生相生相对运运动。磁。磁场或或应力力场会使磁会使磁饱和和单元体元体产生磁致伸生磁致伸缩现象，加象，加剧了了各各单元体之元体之间的相的相对运运动维持上述两种运持上述两种运动，必，必须有能量有能量输入，其中一部分能量入，其中一部分能量不可逆，使机械能不可逆，使机械能转变成成热能并耗散于能并耗散于环境中，从而境中，从而产生阻尼生阻尼高分子聚合物的分子之高分子聚合物的分子之间很容易很容易产生相生相对运运动，分子内部，分子内部的化学的化学单元也能自由旋元也能自由旋转。受到外力。受到外力时，曲折状的分子，曲折状的分子链会会产生拉伸，扭曲等生拉伸，扭曲等变形形 分子之分子之间的的链段会段会产生相生相对滑移、扭滑移、扭转外力除去后，外力除去后，变形的分子形的分子链要恢复原位，分子之要恢复原位，分子之间的相的相对运运动也会部分复原，也会部分复原，释放外力所做的功，放外力所做的功，这就是高分子材就是高分子材料的料的弹性，但分子性，但分子链段段间的滑移，扭的滑移，扭转不能完全复原，不能完全复原，产生了永久性的生了永久性的变形，形，这就是高分子材料的粘性。就是高分子材料的粘性。这一部分一部分所做的功所做的功转变为热能，耗散于周能，耗散于周围环境中，境中，这就是高分子就是高分子材料材料产生阻尼的原因生阻尼的原因8.2.2 阻尼的数学描述阻尼的数学描述 椭圆形形迟滞回滞回线包包围的面的面积表示表示结构振构振动时阻尼材料耗散的振阻尼材料耗散的振动能量能量 E*为复拉伸模量；为复拉伸模量；E为贮能拉伸模量；为贮能拉伸模量；E为耗能拉伸模为耗能拉伸模量；量；b b为损耗因子（损耗正切或阻尼系数）为损耗因子（损耗正切或阻尼系数）最大弹性能即一周之内总应变能最大弹性能即一周之内总应变能单位体积阻尼材料在一个振动周期中能量的耗散或阻尼能单位体积阻尼材料在一个振动周期中能量的耗散或阻尼能阻尼材料的损耗因子阻尼材料的损耗因子b b表示每周振动所消耗的振动能量与表示每周振动所消耗的振动能量与最大应变能量之比值。阻尼能越大，最大应变能量之比值。阻尼能越大，b b越大。越大。b b主要受温主要受温度和频率的影响度和频率的影响温温度度一一定定时时，阻阻尼尼材材料料的的模模量量随随频频率率的的增增高高而而增增大大，阻阻尼尼损损耗耗因因子子b b在在一一定定频频率下存在最大值率下存在最大值 对对大大多多数数高高分分子子黏黏弹弹阻阻尼尼材材料料，温温度度和和频频率率之之间间存存在在着着等等效效关关系系：高高温温相相当当于低频，低温相当于高频于低频，低温相当于高频把把两两参参数数合合成成一一个个参参数数，即即当当量量频频率率faT。对对于于每每一一种种阻阻尼尼材材料料，可可以以用用示示性性图来表征材料的阻尼性能图来表征材料的阻尼性能8.2.3 表征材料阻尼性能的参量表征材料阻尼性能的参量表征材料阻尼性能的参量有比阻尼能力、相位差角的正切、表征材料阻尼性能的参量有比阻尼能力、相位差角的正切、对数衰减率和品数衰减率和品质因子的倒数等因子的倒数等1.比阻尼能力比阻尼能力 W 为振振动一周一周时单位体位体积试样消耗的能量，消耗的能量，W 为单位位体体积的的试样在振在振动当中所当中所贮存的最大存的最大弹性能量，亦即外界性能量，亦即外界供供给的的弹性能。性能。W 正比于正比于迟滞回滞回线面面积，W由由应力和力和应变的乘的乘积决定决定2.相位差角的正切相位差角的正切试样进行受迫振行受迫振动时，应变的相位落后于的相位落后于应力的相位，二力的相位，二者的相位之差者的相位之差为f ft t为为应应变变波波形形滞滞后后应应力力波波形形的的时时间间，T为为振振动动周周期期，h h为为损损失失系系数数，E、E分分别别为为强强迫迫振振动动下下的的损损失失模模量量和和动动态态模量模量材料的阻尼能力越高，相位角越大，其正切材料的阻尼能力越高，相位角越大，其正切tanf f也越大也越大3.对数衰减率对数衰减率阻尼性能与振阻尼性能与振动振幅振幅间的关系的关系 d d为对数衰减率，为对数衰减率，n 为振动循环次数，为振动循环次数，A为振幅为振幅 对数衰减率表征了振幅的衰减程度，它的值越大，则振幅对数衰减率表征了振幅的衰减程度，它的值越大，则振幅衰减越大，阻尼性能越高衰减越大，阻尼性能越高4.品质品质因子的倒数因子的倒数用不同用不同频率的外力来激率的外力来激发试样，当外力的，当外力的频率等于率等于试样的的共振共振频率率时，试样振振动的振幅最大。材料阻尼性能越高，的振幅最大。材料阻尼性能越高，则共振振幅越小，振峰越共振振幅越小，振峰越宽。可用共振峰的尖。可用共振峰的尖锐程度来表程度来表征材料阻尼能力的大小，即材料的阻尼与共振振幅一半征材料阻尼能力的大小，即材料的阻尼与共振振幅一半处的的频率差率差值和共振和共振频率有如下关系率有如下关系 Q-1是品质因子的倒数，是品质因子的倒数，f是共是共振振幅一半处的频率差值振振幅一半处的频率差值f2-f1，fr是共振频率是共振频率 阻尼参量相互转换阻尼参量相互转换阻尼参量在一定条件下可以相互阻尼参量在一定条件下可以相互转换当阻尼当阻尼值较小，即小，即tanf f0.10.1时 衰减能衰减能较大的大的场合，合，如如40%8.2.4 阻尼材料的分阻尼材料的分类类阻尼材料可分阻尼材料可分为金属金属类阻尼材料、黏阻尼材料、黏弹性阻尼材料、智能性阻尼材料、智能型阻尼材料和阻尼复合材料型阻尼材料和阻尼复合材料1.金属金属类阻尼材料阻尼材料开开发了了以以镍、镁、铜、锌、铝和和铁等等为基基材材的的各各种种阻阻尼尼合合金，并已金，并已应用于用于实际中中一般认为，金属材料的阻尼机理归因于热弹性阻尼、磁性一般认为，金属材料的阻尼机理归因于热弹性阻尼、磁性阻尼、粘性阻尼和缺陷阻尼阻尼、粘性阻尼和缺陷阻尼 热弹性阻尼是材料受力不均匀在内部造成温度差，从而产热弹性阻尼是材料受力不均匀在内部造成温度差，从而产生热流引起能量耗散，产生阻尼生热流引起能量耗散，产生阻尼磁性阻尼是铁磁金属受外力作用，引起磁畴壁的微小移动磁性阻尼是铁磁金属受外力作用，引起磁畴壁的微小移动而产生磁化，从而产生能量损耗引起的而产生磁化，从而产生能量损耗引起的黏性阻尼是当温度很高时，材料具有黏弹性而引起的阻尼，黏性阻尼是当温度很高时，材料具有黏弹性而引起的阻尼，此时应力与应变间不再具有线性，变形也不能完全恢复此时应力与应变间不再具有线性，变形也不能完全恢复缺陷阻尼是由于材料本身对缺陷区域原子运动的阻碍引起缺陷阻尼是由于材料本身对缺陷区域原子运动的阻碍引起的阻尼，是材料的固有阻尼的阻尼，是材料的固有阻尼对于于金金属属材材料料，缺缺陷陷阻阻尼尼是是总体体阻阻尼尼的的主主要要组成成部部分分。目目前前阻阻尼尼合合金金的的阻阻尼尼性性能能普普遍遍偏偏低低，损耗耗因因子子仅为0.0l0.15，与与黏黏弹弹性性材材料料相相差差24个个数数量量级级，远远不不能能满满足足很很多多高阻尼要求的高阻尼要求的场合使用合使用通通常常材材料料的的阻阻尼尼性性能能与与强度度是是矛矛盾盾的的，高高强度度材材料料的的阻阻尼尼性能低，而低性能低，而低强度材料的阻尼性能高度材料的阻尼性能高在在普普通通工工件件的的表表面面喷涂涂一一层高高阻阻尼尼合合金金，可可以以在在不不改改变原原工工件件的的强度度的的前前提提下下较大大地地增增加加工工件件的的阻阻尼尼本本领，是是一一个个很有很有发展前途的研究方向展前途的研究方向泡泡沫沫金金属属材材料料是是新新近近发展展起起来来的的一一种种新新型型高高阻阻尼尼合合金金，它它既既保保留留了了金金属属具具有有一一定定强度度的的特特性性，同同时也也具具有有类似似于于泡泡沫沫塑塑料料的的高高阻阻尼尼性性能能，其其阻阻尼尼性性能能高高出出块体体材材料料的的510倍倍，具有具有99%的吸声能力的吸声能力2.黏弹性阻尼材料黏弹性阻尼材料与金属基阻尼材料相比，黏与金属基阻尼材料相比，黏弹性阻尼材料的性阻尼材料的损耗因子耗因子b b超超出出24个数量个数量级黏黏弹性阻尼材料基于高聚物的黏性阻尼材料基于高聚物的黏弹性，即在玻璃化性，即在玻璃化转变区区域内，由分子域内，由分子链运运动产生的内摩擦，将外生的内摩擦，将外场作用的机械能作用的机械能或声能部分地或声能部分地转变为热能散逸。高性能阻尼材料要求玻璃能散逸。高性能阻尼材料要求玻璃化化转变区的区的损耗因子大于耗因子大于0.3，转变区温度范区温度范围6080常常见的黏的黏弹性阻尼材料有聚氨性阻尼材料有聚氨酯类、环氧氧树脂脂类、丙、丙烯酸酸酯类等。黏等。黏弹性阻尼材料的性阻尼材料的刚度、度、强度和抗蠕度和抗蠕变性差，不性差，不能作能作为结构材料使用。易于老化，使用期短，阻尼性能受构材料使用。易于老化，使用期短，阻尼性能受温度影响很大，在低温和高温下温度影响很大，在低温和高温下难以使用。以使用。动态力学性能力学性能不具不具备可控性可控性 3.智能型阻尼材料智能型阻尼材料智智能能材材料料是是一一类对环境境刺刺激激信信号号可可感感知知、处理理且且可可响响应的的新新材材料料。智智能能型型阻阻尼尼材材料料包包括括：压电阻阻尼尼材材料料和和电流流变流体，其最大特点是流体，其最大特点是损耗因子可控耗因子可控压电阻阻尼尼材材料料是是在在高高分分子子材材料料中中填填人人压电粒粒子子和和导电粒粒子子。当当材材料料受受到到振振动时，压电粒粒子子将将振振动能能量量转换成成电荷荷，导电粒粒子子再再将将其其转换成成热而而散散发出出去去，发挥减减振振的的作用作用电流流变流流体体是是在在油油质基基液液中中加加人人微微小小的的多多孔孔性性固固体体颗粒粒组成成的的易易受受电场影影响响的的特特殊殊流流体体，它它的的最最大大特特点点是是能能够根根据据所所施施加加电场的的变化化在在很很短短时间内内改改变其其表表观黏黏度度，其其损耗因子可在几毫秒内由零急耗因子可在几毫秒内由零急剧增至增至15184.阻尼复合材料阻尼复合材料 包括聚合物基阻尼复合材料和金属基阻尼复合材料包括聚合物基阻尼复合材料和金属基阻尼复合材料聚合物基阻尼复合材料是用聚合物基阻尼复合材料是用纤维增增强具有一定力学具有一定力学强度和度和较高高损耗因子的聚合物而形成的复合材料，主要有耗因子的聚合物而形成的复合材料，主要有环氧氧树脂阻尼复合材料和短碳脂阻尼复合材料和短碳纤维增增强塑料复合材料塑料复合材料 复合材料的阻尼一般比大多数常复合材料的阻尼一般比大多数常见的金属高的金属高1到到2个数量个数量级，不但在控制不但在控制结构的振构的振动和噪声方面，而且在延和噪声方面，而且在延长结构承受构承受循循环载荷和冲荷和冲击的服役的服役时间方面扮演着重要的角色方面扮演着重要的角色金属基阻尼复合材料包括在金属基体中添加第二相粒子形金属基阻尼复合材料包括在金属基体中添加第二相粒子形成的金属基复合材料，以及两种不同的金属板叠合在一起成的金属基复合材料，以及两种不同的金属板叠合在一起或金属板和或金属板和树脂粘合在一起而形成的复合阻尼金属板等脂粘合在一起而形成的复合阻尼金属板等8.2.5 阻尼结构阻尼结构1.阻尼的基本结构阻尼的基本结构阻尼的基本结构可分为离散型阻尼处理结构和附加阻尼处阻尼的基本结构可分为离散型阻尼处理结构和附加阻尼处理结构。离散阻尼结构主要用于控制框架结构、支架系统、理结构。离散阻尼结构主要用于控制框架结构、支架系统、整台设备的结构振动。附加阻尼处理结构主要用于不大的整台设备的结构振动。附加阻尼处理结构主要用于不大的构件或薄壁零件振动控制构件或薄壁零件振动控制1）自由阻尼处理结构）自由阻尼处理结构2）约束阻尼处理结构）约束阻尼处理结构当黏弹性阻尼层随振动结构当黏弹性阻尼层随振动结构弯曲振动伸长时，金属薄板弯曲振动伸长时，金属薄板阻止其伸长；当黏弹性阻尼阻止其伸长；当黏弹性阻尼层随振动结构弯曲振动压缩层随振动结构弯曲振动压缩时，金属薄板阻止其压缩时，金属薄板阻止其压缩3）Stand-off阻尼结构阻尼结构当当Stand-off阻尼结构的基础阻尼结构的基础层产生弯曲振动时，层产生弯曲振动时，Stand-off层起类似于杠杆放大作用，层起类似于杠杆放大作用，增大阻尼层的剪切变形，从增大阻尼层的剪切变形，从而增大阻尼减振效果而增大阻尼减振效果2.几种典型的复合阻尼结构几种典型的复合阻尼结构1）具有隔离层的复合阻尼结构）具有隔离层的复合阻尼结构当基本弹性层产生弯曲振动时，隔离层有类似于杠杆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，可增加拉压变形，从而增加阻尼层材料的放大作用，可增加拉压变形，从而增加阻尼层材料能耗能耗2）吸收低频振动的复合阻尼结构）吸收低频振动的复合阻尼结构结构中增加了泡沫层，相当于一结构中增加了泡沫层，相当于一根很软的弹簧，而普通阻尼层相根很软的弹簧，而普通阻尼层相当于一个质量块，构成了质量弹当于一个质量块，构成了质量弹簧减振系统簧减振系统3）消声复合阻尼结构）消声复合阻尼结构泡沫型及纤维型阻尼材料内部泡沫型及纤维型阻尼材料内部的空洞结构，使其具有很好的的空洞结构，使其具有很好的吸声效果；普通阻尼材料具有吸声效果；普通阻尼材料具有较好的隔音效果；石材具有较较好的隔音效果；石材具有较强的声反射能力强的声反射能力4）用于隔离地震的复合阻尼结构）用于隔离地震的复合阻尼结构核心结构是薄型橡胶片与片状钢板相互交替的层压物，核心结构是薄型橡胶片与片状钢板相互交替的层压物，并用上下法兰分别连在建筑物和地基上。该结构在提并用上下法兰分别连在建筑物和地基上。该结构在提供地震隔离所需的水平方向上的柔性的同时，又提供供地震隔离所需的水平方向上的柔性的同时，又提供了足够的垂直方向上的刚度，以支承建筑物了足够的垂直方向上的刚度，以支承建筑物