CN100587289C - 吸收覆盖物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有高阻尼能力的吸收覆盖物(1)，该覆盖物固定在结构(2)上，并包括耗散器网格，该网格由多个耗散元件(3)和节点(4)构成，每个节点具有固定在所述结构(2)上的底端(4’)。值得注意的是，所述节点(4)的所述底端(4’)从所述耗散元件(3)突出而在耗散元件(3)和所述结构(2)之间形成空间(5)，所述吸收覆盖物(1)包括布置在所述空间(5)内的主吸收元件(6)，每个所述主吸收元件(6)首先固定到所述耗散元件(3)的底面(3’)上，其次固定到所述结构(2)上。

Description

吸收覆盖物
技术领域
本发明涉及吸收覆盖物，其用来减小或甚至消除例如由振动或冲击产生的结构动态变形。
具体来说，本发明的吸收覆盖物较佳地用于装载在旋翼飞机上。在尤其是安装在机舱壁上时，该吸收覆盖物能减缓机舱的动态变形，于是可提高壁的寿命并减小机舱内的噪音。
当然，本发明不局限于该特定的应用，它可用于任何其它的应用中，只要它需要减小本体的动态变形。由于它的设计，例如可考虑将吸收覆盖物使用在洗衣机的箱壁上，因为该类型的家庭电器经受高水平的振动。
背景技术
第一种已知的系统由布置在结构上的单件的弹性体板构成。然后，不管结构机械地特别是通过耗散热能形式的能量而受到应力的方式如何，弹性体的阻尼能力总能减小结构的动态变形。
然而，由于结构的振动导致仅在弹性体内的小移动，所以，该第一种系统的有效性受到限制。因此，能量在弹性体板内的耗散很低。
为了改进该第一种系统，通常的做法是使用一第二种系统。该第二种系统包括一粘滞约束的弹性体，即，一弹性体板的顶部预先粘结到一金属支承体上。与顶部相对的弹性体板的底部然后固定在一结构上。
在动态变形过程中，例如，由振动产生的结构弯曲，顶面被金属支承体固定住。提供附加限制的这种条件诱发出弹性体内的内部应力的状态，该内部应力大于前面的情况。因此，在弹性体板内耗散的振动能量提高。
第二系统的确提供优于第一系统的效率。然而，对于需要耗散大量振动能量的应用来说，仍可发现其是不够充分的。
文件FR 2870308揭示了一第三种阻尼系统。
固定在一结构上的吸收覆盖物设置有一弹性材料的吸收层，其包括一耗散器的网格图形。该布置在弹性材料上的网格图形由多个节点和耗散元件构成。
由于吸收层的弹性材料的变形首先通过由保持耗散元件远离结构的节点引起的杠杆臂效应来进行，并其次通过耗散元件来进行，这些耗散元件接受由节点传递的应力并将应力分散到全部的弹性材料中，同时还通过几何效应放大应力，由此，吸收层内耗散的能量很大。
该系统非常有效，但吸收层代表了不可忽略的一种质量，它在特定的应用中可以是麻烦而讨厌的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种吸收覆盖物或覆层，其重量相当轻，并能相当显著地减轻结构的动态变形。
根据本发明，一种吸收覆盖物具有高的阻尼能力并固定在结构上，它包括耗散器网格图形，该网格图形由多个耗散器或耗散元件和节点构成，每个节点具有固定在结构上的底端。覆盖物的值得注意之处在于，节点的底端相对于耗散元件突出而在耗散元件和结构之间形成空间，且吸收覆盖物设置有布置在所述空间内的主吸收元件，这些主吸收元件首先固定到耗散元件的底面上，其次固定到结构上。
当网格以及因此的节点和元件加工或模制为单个构件，该单个构件构成可变形材料(例如，塑料材料)的单一块体时，工业上制造耗散网格图形就变得容易得多。
类似地，为了便于将吸收覆盖物安装在结构上，节点底端处的接触表面，即与结构接触的表面，最好用自粘结的材料覆盖。
耗散元件然后与结构间隔开，耗散元件只通过节点固定到结构上。
因此，结构的动态变形带来节点的差异运动。耗散元件然后受到应力，该应力具有修改其形状的效应。
这样，由于这些元件受到相当大的剪力作用而产生应力，所以，主吸收元件内这样的耗散能量很大。
主吸收元件首先直接通过结构和主吸收元件之间的界面，其次在主吸收元件和耗散元件之间的界面处经由耗散元件的运动以间接的方式经受结构变形的效应，其本身通过支承耗散元件的节点产生的杠杆臂作用得到加强。
因此，耗散元件放大了结构的变形，并将放大的变形传递到主吸收元件。因此，这些主吸收元件受到结构和耗散元件施加的应力，由此，优化了它们的行为。
通过施加应力，主吸收元件从而阻尼结构最初经受的变形。同样地，当结构变形时，通过对主吸收元件施加应力，耗散元件主动地参与所述的阻尼作用。
有利地是，耗散元件是刚性的，并由形成包括塑料材料在内的材料组群的一部分的材料制成。耗散元件然后确定尺寸成在其弹性变形范围内使用，从而确保它们不易断裂。
相比之下，主吸收元件是弹性的，且由形成包括弹性体在内的材料组群的一部分的材料制成。与耗散元件相比，主吸收元件具有吸收能量例如振动能量的高能力。因此，主吸收元件具有至少为10°的损耗角，这里，损耗角对于本技术领域内的技术人员是众所周知的，它是材料能够吸收的能量的量度。
因而，主吸收元件内的能量耗散达到最大，由此，给出不可忽略的覆盖物阻尼能力。此外，执行阻尼的弹性材料量达到最少，由此，相应地减轻了覆盖物重量。
为此目的，耗散元件和主吸收元件形状相同，每个耗散元件在吸收元件的全长上覆盖主吸收元件。
此外，为了能提高覆盖物的阻尼能力，由耗散元件传递到主吸收元件上的应力通过几何效应得到放大。因而，至少一个耗散元件有利地具有耗散器椭圆形件的形状，每一椭圆形件连接到两个节点，这两个节点设置在椭圆形件周界和其长轴之间的相交点处。椭圆形件沿着其长轴的小量变形导致沿其短轴的较大量的变形。固定到这样的椭圆形耗散器元件上的主吸收元件内的耗散力因此可达到最大。
在此结构中，其思路是获得由用作主吸收元件的多个吸收椭圆形件组成的覆盖物，每一吸收椭圆形件被用作耗散元件的耗散器椭圆形件所覆盖。吸收和耗散器的椭圆形件最好形状相同，使每一吸收椭圆形件的长轴和短轴被耗散器的椭圆形件的长轴和短轴所覆盖。
在第一实施例中，耗散器网格具有重复的正方形图形，即具有四个节点和五个耗散元件的图形。
在第二实施例中，耗散器网格具有重复的三角形图形，三角形设置有三个节点和三个耗散元件。
有利地是，在第二实施例中，耗散器网格包括多个三角形部分，每个部分由被三个节点部分互连的三个半椭圆形件组成，半椭圆形件对应于沿着长轴切割成一半的椭圆形元件。并排地放置多个三角形部分以形成耗散器的网格是足够的。耗散器网格的该种结构然后构成一种有效的替换形式，以便于模制或加工单个构件。
三角形部分的每个半椭圆形件最好在三角形部分的外侧呈现凹陷侧。
同样地，如果每一节点部分对应于一节点的六分之一，节点部分占据一60°的扇形，则网格可以优化。具体来说，节点部分对应于轴向地切割以便占据不大于60°的扇形的圆柱体。
在这些实施例的变体中，吸收覆盖物包括辅吸收元件，每个辅吸收元件布置在一耗散器元件的顶上以在其全部长度上覆盖它。每个辅吸收元件最好在形状上与其覆盖的耗散元件相同。此外，每个辅吸收元件固定到一耗散元件的顶面上，所述顶面与其固定到主吸收元件上的底面相反。
例如由弹性体制成的辅吸收元件可用来增加能量的耗散。由相关节点的运动产生的耗散元件的变形，在覆盖耗散元件的辅吸收元件内产生力。由此提高了覆盖物的效用。
最后，为了优化全部的覆盖物，每个辅吸收元件经受粘滞的约束。因此，本发明的覆盖物包括刚性覆盖板，辅吸收元件则布置在耗散元件和所述刚性板之间。
附图说明
从以下借助于说明并参照附图给出的对实施例的描述中，将更详细地显现出本发明及其优点，在附图中：
图1是设置有一吸收覆盖物或覆层的一结构的局部截面图；
图2是呈椭圆形件形式的一耗散元件的视图；
图3是第一实施例中的耗散器网格的平面图；
图4是第二实施例中的耗散器网格的平面图；
图5是第二实施例的一优选变体的耗散器网格的立体图；以及
图6是一吸收覆盖物的一部分的概略分解图。
具体实施方式
出现在多个不同的附图中的诸元件在各图中都给与相同的标号。
图1是布置在一结构2上的本发明的吸收覆盖物1的截面图。
该吸收覆盖物1包括一耗散器网格图形，该图形具有多个耗散器或耗散元件3以及多个节点4，两者都例如由选自由塑料材料构成的组群的刚性材料制成。
然后，耗散元件3固定到设置在其自由端处的两个节点上。此外，节点4的底端4’从耗散元件中突出并固定到结构2上。为了便于组装，这些底端4’的接触表面被覆盖在一自粘结材料内。
因此，耗散元件3与结构2间隔开，由此在结构2和每个耗散元件3之间形成一空间5。吸收覆盖物1然后设置有多个主吸收元件6，每个主吸收元件6都布置在空间5内，并首先固定到结构2，其次固定到耗散元件3的底面3’。
这些主吸收元件6是弹性的并例如选自包括弹性体在内的材料组群。因此，这些主吸收元件具有至少为10°的大的损耗角。
当结构2变形时，例如，由于振动引起变形，耗散器网格的节点4移动。因此，由于耗散元件3与吸收元件相比相当刚性，所以耗散元件3也变形。应该观察到，节点的运动通过与其高度相关的杠杆臂效应而被放大。如果结构2弯曲，则节点4的底端4’之间的距离变得小于或大于连接到耗散元件3的顶端4”之间的距离。该现象因此用来提高覆盖物1的阻尼能力。
当耗散元件3变形时，每个主吸收元件6只要是固定在耗散元件3和结构2两者上就会经受基本上平行于结构2的剪力。吸收元件因此耗散大部分由结构传递的能量，由此，给予覆盖物1很高的阻尼能力。
为了使耗散最多，有利的是，应使耗散元件3和主吸收元件6的形状和尺寸相同，且使耗散元件3还覆盖主吸收元件6。
在图1所示的本发明的一变体中，还可构思提高覆盖物的耗散功率。这对于其重量不利，但根据需要可以非常有用。
吸收覆盖物1然后具有辅吸收元件7，其可能构成吸收板。
然后，将每个辅吸收元件7放置在耗散元件3的顶上，以便在其全部面积上和沿着所述耗散元件3的长度覆盖耗散元件3，辅吸收元件7由弹性材料制成，与耗散元件相比，由于具有至少为10°的大的损耗角，所以该材料具有大的吸收能量的能力。参照图1，每个辅吸收元件7由此固定到耗散元件3的顶面3”上，所述顶面3”与其底面3’相对并平行于底面3’。
此外，辅吸收元件7和耗散元件3有利地在形状和尺寸上相同。每个辅吸收元件7可以固定到一吸收柱头7’上，而柱头固定到节点4的顶端4”上。
因此，包括辅吸收元件7和柱头7’的组件搁置在包括节点4和耗散元件3的组件上，并固定在其上。
其结果，耗散元件3在结构2运动作用下的变形，不仅在与其相连的主吸收元件6内产生力，而且在辅吸收元件7内也产生力。因此，提高了覆盖物的阻尼能力。
当辅吸收元件7是粘滞约束的，即经受粘滞约束时，该阻尼能力可以是最大化。覆盖物1然后包括一刚性覆盖板8，使辅吸收元件7因此首先设置在耗散元件3和覆盖板8之间，其次固定到耗散元件3和覆盖板8上。
参照图2，耗散元件有利地呈椭圆形，然而，它们也可根据要求具有任何其它的形状(棒或杆形、菱形或钻石形、…)，这不超出本发明的范围。
椭圆形的耗散元件3然后与两个节点4A和4B相连。节点4A和4B设置在椭圆形件周缘和长轴11之间的交点上。
从功能的观点来看，当结构2在振动效应下变形时，不管应力模式(牵拉、弯曲、…)如何，节点4A和4B都会移动。节点4A和4B的移动效应改变了耗散元件3的形状。下面将会进行解释，通过缩短和伸长，椭圆形的耗散元件3会引起构成主和辅吸收元件6和7的弹性材料放大的变形。
因为椭圆形的形状，长轴11长度上小的减小量会导致短轴12长度上大的增大。因此，沿着长轴11的椭圆形件上的低水平应力被大大地放大，导致短轴12很大的变形量。该效应乘上耗散器网格内的椭圆形件数，就可给出本发明覆盖物的高的阻尼能力。
在一第一实施例中，其参照图3进行描述，耗散器网格具有重复的正方形图形。
该正方形图形具有四个节点4和四个相应地占据正方形的角以及边的耗散元件7。此外，一第五耗散元件7沿着正方形对角线之一放置。
在图4所示的第二实施例中，耗散器网格的重复图形是三角形。三个节点4和三个耗散元件7则相应地占据着三角形的角和边。
根据施加到结构上的应力水平，优选地是这两个实施例中的一个或另一个。
图5和6分别是第二实施例的一优选变体的立体图和分解图。
耗散器网格具有重复的三角形图形。此外，它由多个三角形部分20形成，每个三角形部分设置有三个通过三个节点部分22互连的半椭圆形件21。
每个半椭圆形件21对应于一沿着其长轴切割成一半的椭圆形件。应该观察到，每个半椭圆形件21是凹陷的，其凹陷侧位于所述三角形的外侧。
此外，节点4呈圆柱形形状。它们因此包括六个相同的节点部分22，每个部分占据一60°扇形。
具体来说，参照图6，覆盖物包括一设置有三个半椭圆形件的第一三角形部分20’，为方便起见，称之为耗散器椭圆形件，每个耗散半椭圆形件构成耗散元件3的一半，且三个半椭圆形件通过节点部分22成对地连接在一起。
此外，它包括一设置有三个主吸收半椭圆形件的第二三角形部分20”，每个主吸收半椭圆形件构成主吸收元件4的一半。每个主吸收半椭圆形件然后固定到结构2，固定到第一三角形部分21’的耗散器半椭圆形件，以及固定到两个节点部分22。
最后，覆盖物包括一设置有三个辅吸收半椭圆形件的第三三角形部分20″′，每个辅吸收半椭圆形件构成辅吸收元件的一半。每个辅吸收半椭圆形件然后固定到覆盖板8，固定到第一三角形部分20’的耗散器半椭圆形件，以及固定到两个节点部分22。
当然，本发明对其实施方式可有多种变化。尽管以上描述了若干个实施例，但将会容易地理解到，要排外地确定所有可能的实施例是不可想象的。当然，在不超越本发明范围的前提下，可以构思用等价的装置来替代以上所述的任何装置。

Claims (17)

1.一种具有高阻尼能力的吸收覆盖物(1)，该覆盖物固定在结构(2)上，并包括耗散器网格，该网格由多个耗散元件(3)和节点(4)构成，该覆盖物的特征在于，所述节点(4)的底端(4’)从所述耗散元件(3)向所述结构(2)突出而固定在所述结构上，并在所述耗散元件(3)与所述结构(2)之间形成空间(5)，所述吸收覆盖物(1)包括布置在所述空间(5)内的主吸收元件(6)，每个所述主吸收元件(6)首先固定到所述耗散元件(3)的底面(3’)上，其次固定到所述结构(2)上，所述耗散元件(3)由塑料材料制成，所述主吸收元件(6)是弹性的、且由弹性体制成，所述耗散元件(3)相对于所述吸收元件为刚性，并且所述主吸收元件(6)相对于所述耗散元件具有高能量吸收能力。
2.如权利要求1所述的覆盖物，其特征在于，所述主吸收元件(6)具有至少为10°的损耗角。
3.如权利要求1或2所述的覆盖物，其特征在于，所述耗散元件(3)和所述主吸收元件(6)的形状相同，每个耗散元件(3)在所述主吸收元件的全长上覆盖主吸收元件(6)。
4.如权利要求1或2所述的覆盖物，其特征在于，所述底端(4’)与所述结构(2)接触的接触表面被覆盖在自粘结材料内。
5.如权利要求1或2所述的覆盖物，其特征在于，所述耗散器网格具有重复的正方形图形。
6.如权利要求1或2所述的覆盖物，其特征在于，所述耗散器网格具有重复的三角形图形。
7.如权利要求1或2所述的覆盖物，其特征在于，至少一个耗散元件(3)是椭圆形件。
8.如权利要求7所述的覆盖物，其特征在于，所述椭圆形件固定在两个节点(4、4A、4B)，这两个节点设置在所述椭圆形件的周缘(13)和所述椭圆形件的长轴(11)之间的相交点处。
9.如权利要求7所述的覆盖物，其特征在于，所述耗散器网格具有重复的三角形图形，所述耗散器网格由多个三角形部分(20、20’)组成，每个三角形部分设置有通过三个节点部分(22)互连的半椭圆形件(21)，每个半椭圆形件(21)对应于沿着其长轴切割成一半的椭圆形件。
10.如权利要求9所述的覆盖物，其特征在于，所述三角形部分(20、20’)的每个半椭圆形件(21)在所述三角形部分(20、20’)三个边的外侧上呈现凹陷侧。
11.如权利要求9所述的覆盖物，其特征在于，每一节点部分(22)对应于一节点的六分之一，并占据该节点的60°的扇形区域。
12.如权利要求1或2所述的覆盖物，其特征在于，所述覆盖物包括辅吸收元件(7)，每个辅吸收元件布置在一耗散器元件(3)的顶上以在所述耗散器元件的全长上覆盖它。
13.如权利要求12所述的覆盖物，其特征在于，每个辅吸收元件(7)固定到一耗散元件(3)的顶面(3”)上，所述顶面(3”)与所述耗散元件用于固定所述主吸收元件(6)的底面(3’)相反。
14.如权利要求12所述的覆盖物，其特征在于，每个辅吸收元件(7)由弹性材料制成，由于所述弹性材料具有至少为10°的大的损耗角，从而使所述辅吸收元件具有高的吸收能量的能力。
15.如权利要求12所述的覆盖物，其特征在于，所述覆盖物包括刚性覆盖板(8)，所述辅吸收元件(7)布置在所述耗散元件(3)和所述刚性覆盖板(8)之间。
16.如权利要求1或2所述的覆盖物，其特征在于，所述耗散器网格用单块的可变形材料加工成单个构件。
17.如权利要求1或2所述的覆盖物，其特征在于，通过将可变形材料块模制成单个构件来获得所述耗散器网格。
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