【摘 要】
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振动普遍存在于日常生活中,它会影响机器运行稳定性和人们的身心健康,为削弱振动对生活生产的影响,人们采取了一系列措施来降低振动带来的影响。其中,最常见的措施就是在振源与受振体之间加装隔振材料来削弱机器振动量级。研究人员常采用橡胶、海绵、泡棉等材料对设备进行减振处理。但这些材料对温度变化的适应性较差,使用寿命短,难以满足极端环境下的减振需求。因此,本文研制了一种全金属的高阻尼金属橡胶以替代传统高分子减
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振动普遍存在于日常生活中,它会影响机器运行稳定性和人们的身心健康,为削弱振动对生活生产的影响,人们采取了一系列措施来降低振动带来的影响。其中,最常见的措施就是在振源与受振体之间加装隔振材料来削弱机器振动量级。研究人员常采用橡胶、海绵、泡棉等材料对设备进行减振处理。但这些材料对温度变化的适应性较差,使用寿命短,难以满足极端环境下的减振需求。因此,本文研制了一种全金属的高阻尼金属橡胶以替代传统高分子减振材料在极端环境中的减振应用。以高温管路为减振对象,设计了高阻尼金属橡胶包覆阻尼结构,并通过理论分析与台架试验相结合的方法验证了其减振效果。本文开展的工作及结果如下:(1)借鉴钢丝绳耗能原理,改进金属橡胶制备工艺,在常规金属橡胶的基础上研制出基于多股捻合丝的高阻尼金属橡胶。通过扫描电镜观察了高阻尼金属橡胶与常规金属橡胶的细观结构,明确了两种金属橡胶内部金属丝的接触形式(点接触与线接触)与三种接触状态(未接触、滑移接触、挤压接触),并阐明其耗能机理。(2)通过系列化准静态加卸载试验对比分析了高阻尼金属橡胶与常规金属橡胶的静力学特性。试验表明,采用多股捻合丝制备的高阻尼金属橡胶的损耗因子较常规金属橡胶有显著提升(10%-35%)。在静力学试验的基础上,结合Sherwood-Frost本构框架的特点,并考虑高阻尼金属橡胶的特殊结构形式,构建了高阻尼金属橡胶经验本构模型。(3)搭建了适用于小尺寸金属橡胶测试的动态试验工装,提出动态环境下非对称式金属橡胶阻尼性能表征方法。通过系列化动态加卸载试验对比分析了高阻尼金属橡胶与常规金属橡胶的动力学特性。试验表明,在相同密度、相同频率、相同振幅情况下,高阻尼金属橡胶阻尼性能优于常规金属橡胶。(4)设计了高阻尼金属橡胶管路长包覆阻尼结构,通过理论分析建立管路长包覆阻尼结构的动力学模型,搭建了高温管路热振耦合试验系统并进行管路长包覆阻尼结构减振性能试验研究。试验结果显示,增加包覆层数和包覆长度能提升管路减振效果,高阻尼金属橡胶管路长包覆阻尼结构在高温下性能较稳定。
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