CN105041963A - 一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法 - Google Patents

一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105041963A
CN105041963A CN201510301619.0A CN201510301619A CN105041963A CN 105041963 A CN105041963 A CN 105041963A CN 201510301619 A CN201510301619 A CN 201510301619A CN 105041963 A CN105041963 A CN 105041963A
Authority
CN
China
Prior art keywords
material layer
damping
sensing element
controlled
control module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510301619.0A
Other languages
English (en)
Inventor
樊宁波
任伟伟
李宏伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
725th Research Institute of CSIC
Original Assignee
725th Research Institute of CSIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 725th Research Institute of CSIC filed Critical 725th Research Institute of CSIC
Priority to CN201510301619.0A priority Critical patent/CN105041963A/zh
Publication of CN105041963A publication Critical patent/CN105041963A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/18—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using electric, magnetic or electromagnetic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2222/00—Special physical effects, e.g. nature of damping effects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法，主动约束阻尼结构包括作动材料层(1)、阻尼材料层(2)、传感材料层(4)和被控材料层(3)，阻尼材料层通过U形模具(8)使作动材料层、传感材料层被浇注为一体，再通过粘接被控材料层而制备出主动约束阻尼结构，在控制模块(5)、示波器(6)及放大器(7)的作用下实现主动约束阻尼结构的阻尼增强，无论被控材料层是呈压缩态还是拉伸态，均能使阻尼材料层产生更大的剪切变形量，该剪切变形量能进一步提高阻尼材料层的能量损耗并增强阻尼效果，主动约束层阻尼结构简单、稳定性好，所对应的控制系统也简单，一次浇注即可成型，减振效果明显。

Description

一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法
技术领域
本发明属于材料减振技术领域，尤其涉及到一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法。
背景技术
典型的主动约束阻尼结构自上而下分为三层，上层为约束层，中层为粘弹性层，下层为被控层，主动约束层阻尼结构能有效控制中低频的振动幅度，增加粘弹性层的剪切应变，从而增加其耗能能力。
Baz在粘弹性层和被控层之间添加了一层压电材料作为传感层，利用逆压电效应，测量出结构振动时的电压、电量、电流，经放大反馈后来驱动约束层，从而使约束层同时具有传感能力和作动能力，但忽略了传感层的物理和几何影响。
现有的主动约束层阻尼结构主要存在以下问题：
1、主动约束层阻尼结构复杂、稳定性差，所对应的控制策略复杂；
2、约束层、粘弹性层和被控层需要多次粘接，工作量大，粘接效果直接影响减振效果。
基于浇注而制备的主动约束层阻尼结构及减振测控方法还未见到相关报道。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法，制备时利用改性环氧树脂作为阻尼层将作动材料层和传感材料层浇注为一体，仅需简单的控制系统即可实现主动约束阻尼结构的阻尼增强，大大降低了控制系统难度，提高了浇注型主动约束阻尼结构的稳定性，提高了减振效果，减小了工作量。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法，主动约束阻尼结构包括作动材料层、阻尼材料层、传感材料层和被控材料层，阻尼材料层通过U形模具使作动材料层、传感材料层被浇注为一体，再通过粘接被控材料层而制备出主动约束阻尼结构，阻尼材料层采用的材料是改性环氧树脂，被控材料层采用的材料是金属，设定U形模具的内宽为K、内高为G、内厚为H，K≤G，K＞H；在控制模块、示波器及放大器的作用下实现主动约束阻尼结构的阻尼增强，控制模块能实现振动信号的幅值及相位调节，示波器可以通过传感材料层来监控被控材料层的阻尼增强效果，放大器的电压放大倍数必须大于100，则本发明的特征如下：
作动材料层和传感材料层均采用锆钛酸铅压电陶瓷片，要求锆钛酸铅压电陶瓷片的压电应变常需控制在150~3001pC/N，锆钛酸铅压电陶瓷片的宽度控制在{K-2h1}mm、高度控制在{G-2h1}mm、厚度控制在h2mm，其中h1是边距且h1小于小于H，h2＜h1；
所述改性环氧树脂是环氧树脂与促进剂的混合物，该混合物按重量份的配比是：环氧树脂:促进剂=2:1，促进剂是2,4,6-三苯粉；
将作动材料层、传感材料层对称粘贴在U形模具内的两端面上，作动材料层、传感材料层分别相对U形模具的左右两侧及底侧之间距均为h1，将所述改性环氧树脂从作动材料层和传感材料层的中间缓慢浇注到U形模具内，直至所述改性环氧树脂完全浸满作动材料层和传感材料层并浇注到U形模具的上端，将浇注后的U形模具在室温条件下固化24~48小时后再放入恒温箱内，恒温箱在60℃时固化24小时后再脱模，脱模后在传感材料层上均匀涂刷粘结剂并粘贴被控材料层，粘贴牢固后即可制备出主动约束阻尼结构；
在传感材料层上分别联接控制模块、示波器，控制模块与放大器联接，放大器再联接到作动材料层上，当被控材料层呈压缩状态时，传感材料层将采集到的压缩信号反馈到控制模块，控制模块的反相电路将其反相转换为拉伸信号，通过放大器放大后激励作动材料层并使作动材料层实现拉伸变形，作动材料层的拉伸变形和被控材料层的压缩变形同时作用在阻尼材料层的上、下两面，使阻尼材料层产生更大的剪切变形量，该剪切变形量能进一步提高阻尼材料层的能量损耗并增强阻尼效果；
当被控材料层呈拉伸状态时，作动材料层一方面起到了被动约束的作用，同时又能进一步增大阻尼材料的剪切变形量，该剪切变形量能进一步提高阻尼材料层的能量损耗并增强阻尼效果。
由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：
1、传感材料层内嵌在阻尼材料中，既可以采集信号，又可以监控阻尼增强效果，简化了控制系统。
2、传感材料层和作动材料层与阻尼材料层浇注为一体，三者的振动相位是相同的，在被粘贴在被控材料层并实施阻尼增强时，控制模块仅需通过对信号的相位和幅值进行简单的调节就可以获得明显的减振效果，大大降低了控制系统难度，提高了控制系统的稳定性。
3、将作动材料层和传感材料层直接与阻尼材料层浇注为一体，可以避免多层材料粘接不牢对控制系统产生的不良影响，而且浇注一体化是一次成型，大大减小了工作量。
附图说明
图1是浇注时U形模具的剖视结构示意简图。
图2是图1的左剖视结构示意简图。
图3是主动约束层阻尼结构示意简图。
图4是阻尼材料层处于拉伸状态时的示意简图。
图5是阻尼材料处于压缩状态时的示意简图。
上述图中：1-作动材料层；2-阻尼材料层；3-被控材料层；4-传感材料层；5-控制模块；6-放大器；7-示波器；8-U形模具。
具体实施方式
本发明是一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法，本发明的主动约束层阻尼结构简单、稳定性好，所对应的控制系统也简单，一次浇注即可成型，减振效果明显。
下面结合技术方案对本发明做出进一步说明。
结合图1-3，在本发明中主动约束阻尼结构包括作动材料层1、阻尼材料层2、传感材料层4和被控材料层3，阻尼材料层通过U形模具8使作动材料层、传感材料层被浇注为一体，再通过粘接被控材料层而制备出主动约束阻尼结构，阻尼材料层采用的材料是改性环氧树脂，被控材料层采用的材料是金属如45#钢，设定U形模具的内宽为K、内高为G、内厚为H，K≤G，K＞H。
结合图3，在控制模块5、示波器7及放大器6的作用下实现主动约束阻尼结构的阻尼增强，控制模块能实现振动信号的幅值及相位调节，示波器可以通过传感材料层来监控被控材料层的阻尼增强效果，放大器的电压放大倍数必须大于100。
作动材料层和传感材料层均采用锆钛酸铅压电陶瓷片，要求锆钛酸铅压电陶瓷片的压电应变常需控制在150~3001pC/N，锆钛酸铅压电陶瓷片的宽度控制在{K-2h1}=20mm、高度控制在{G-2h1}=35mm、厚度控制在h2=0.5mm，其中h1是边距且h1小于小于H，h2＜h1，当锆钛酸铅压电陶瓷片的宽×高×厚确定后其它设计参数均可由此推出。
所述改性环氧树脂是环氧树脂与促进剂的混合物，该混合物按重量份的配比是：环氧树脂:促进剂=2:1，促进剂是2,4,6-三苯粉，通过真空泵必须抽出改性环氧树脂中的气泡。
结合图3，将作动材料层、传感材料层对称粘贴在U形模具内的两端面上，作动材料层、传感材料层分别相对U形模具的左右两侧及底侧之间距均为h1，将所述改性环氧树脂从作动材料层和传感材料层的中间缓慢浇注到U形模具内，直至所述改性环氧树脂完全浸满作动材料层和传感材料层并浇注到U形模具的上端，将浇注后的U形模具在室温条件下固化24~48小时后再放入恒温箱内，恒温箱在60℃时固化24小时后再脱模，脱模后在传感材料层上均匀涂刷粘结剂并粘贴被控材料层，粘贴牢固后即可制备出主动约束阻尼结构，实际上脱模后是分不出哪层是作动材料层，哪层是传感材料层的，但只要粘贴上被控材料层，则该层即为传感材料层。
在传感材料层上分别联接控制模块、示波器，控制模块与放大器联接，放大器再联接到作动材料层上。
结合图4，当被控材料层呈压缩状态时，传感材料层将采集到的压缩信号反馈到控制模块，控制模块的反相电路将其反相转换为拉伸信号，通过放大器放大后激励作动材料层并使作动材料层实现拉伸变形，作动材料层的拉伸变形和被控材料层的压缩变形同时作用在阻尼材料层的上、下两面，使阻尼材料层产生更大的剪切变形量，该剪切变形量能进一步提高阻尼材料层的能量损耗并增强阻尼效果。
结合图5，当被控材料层呈拉伸状态时，作动材料层一方面起到了被动约束的作用，同时又能进一步增大阻尼材料的剪切变形量，该剪切变形量能进一步提高阻尼材料层的能量损耗并增强阻尼效果。
比如通过激振器激振控制对象可以产生5.3Hz的单频振动，传感材料层采集到的振动信号，示波器读数为11V，通过控制模块进行反相，比例调节系数为0.6并输出到作动材料层，作动材料层再作用到阻尼材料层后，可以增大阻尼材料层的剪切拉伸变形，从而获得较好的减振效果，示波器此时显示的电压为3V，电压降低72.7%。

Claims (1)

1.一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法，主动约束阻尼结构包括作动材料层(1)、阻尼材料层(2)、传感材料层(4)和被控材料层(3)，阻尼材料层(2)通过U形模具(8)使作动材料层(1)、传感材料层(4)被浇注为一体，再通过粘接被控材料层(3)而制备出主动约束阻尼结构，阻尼材料层(2)采用的材料是改性环氧树脂，被控材料层(3)采用的材料是金属，设定U形模具(8)的内宽为K、内高为G、内厚为H，K≤G，K＞H；在控制模块(5)、示波器(6)及放大器(7)的作用下实现主动约束阻尼结构的阻尼增强，控制模块(5)能实现振动信号的幅值及相位调节，示波器(6)可以通过传感材料层(4)来监控被控材料层(3)的阻尼增强效果，放大器(7)的电压放大倍数必须大于100，其特征是：
作动材料层(1)和传感材料层(4)均采用锆钛酸铅压电陶瓷片，要求锆钛酸铅压电陶瓷片的压电应变常需控制在150~3001pC/N，锆钛酸铅压电陶瓷片的宽度控制在{K-2h1}mm、高度控制在{G-2h1}mm、厚度控制在h2mm，其中h1是边距且h1小于小于H，h2＜h1；
所述改性环氧树脂是环氧树脂与促进剂的混合物，该混合物按重量份的配比是：环氧树脂:促进剂=2:1，促进剂是2,4,6-三苯粉；
将作动材料层(1)、传感材料层(4)对称粘贴在U形模具(8)内的两端面上，作动材料层(1)、传感材料层(4)分别相对U形模具(8)的左右两侧及底侧之间距均为h1，将所述改性环氧树脂从作动材料层(1)和传感材料层(4)的中间缓慢浇注到U形模具(8)内，直至所述改性环氧树脂完全浸满作动材料层(1)和传感材料层(4)并浇注到U形模具(8)的上端，将浇注后的U形模具(8)在室温条件下固化24~48小时后再放入恒温箱内，恒温箱在60℃时固化24小时后再脱模，脱模后在传感材料层(4)上均匀涂刷粘结剂并粘贴被控材料层(3)，粘贴牢固后即可制备出主动约束阻尼结构；
在传感材料层(4)上分别联接控制模块(5)、示波器(6)，控制模块(5)与放大器(7)联接，放大器(7)再联接到作动材料层(1)上，当被控材料层(3)呈压缩状态时，传感材料层(4)将采集到的压缩信号反馈到控制模块(5)，控制模块(5)的反相电路将其反相转换为拉伸信号，通过放大器(7)放大后激励作动材料层(1)并使作动材料层(1)实现拉伸变形，作动材料层(1)的拉伸变形和被控材料层(3)的压缩变形同时作用在阻尼材料层(2)的上、下两面，使阻尼材料层(2)产生更大的剪切变形量，该剪切变形量能进一步提高阻尼材料层(2)的能量损耗并增强阻尼效果；
当被控材料层(3)呈拉伸状态时，作动材料层(1)一方面起到了被动约束的作用，同时又能进一步增大阻尼材料的剪切变形量，该剪切变形量能进一步提高阻尼材料层(2)的能量损耗并增强阻尼效果。
CN201510301619.0A 2015-06-04 2015-06-04 一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法 Pending CN105041963A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510301619.0A CN105041963A (zh) 2015-06-04 2015-06-04 一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510301619.0A CN105041963A (zh) 2015-06-04 2015-06-04 一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105041963A true CN105041963A (zh) 2015-11-11

Family

ID=54448789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510301619.0A Pending CN105041963A (zh) 2015-06-04 2015-06-04 一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105041963A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113339445A (zh) * 2021-05-31 2021-09-03 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构
CN115217251A (zh) * 2022-04-12 2022-10-21 中冶建工集团有限公司 自适应找平的装配式楼板系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH054312A (ja) * 1991-03-01 1993-01-14 C C I Kk 制振複合体及びその製造方法
US5327061A (en) * 1992-06-26 1994-07-05 Hughes Aircraft Company Force (torque) nulling inertially servoed structural interface
JP2003118038A (ja) * 2001-10-12 2003-04-23 Toshio Tanimoto 積層用制振基材、及びこれを積層した制振構造体
CN1500186A (zh) * 2000-11-28 2004-05-26 质量研究发展及顾问公司 智能外壳结构
CN103195863A (zh) * 2013-02-26 2013-07-10 青岛理工大学 机械结构阻尼大小智能化控制系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH054312A (ja) * 1991-03-01 1993-01-14 C C I Kk 制振複合体及びその製造方法
US5327061A (en) * 1992-06-26 1994-07-05 Hughes Aircraft Company Force (torque) nulling inertially servoed structural interface
CN1500186A (zh) * 2000-11-28 2004-05-26 质量研究发展及顾问公司 智能外壳结构
JP2003118038A (ja) * 2001-10-12 2003-04-23 Toshio Tanimoto 積層用制振基材、及びこれを積層した制振構造体
CN103195863A (zh) * 2013-02-26 2013-07-10 青岛理工大学 机械结构阻尼大小智能化控制系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113339445A (zh) * 2021-05-31 2021-09-03 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构
CN113339445B (zh) * 2021-05-31 2023-03-14 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构
CN115217251A (zh) * 2022-04-12 2022-10-21 中冶建工集团有限公司 自适应找平的装配式楼板系统
CN115217251B (zh) * 2022-04-12 2023-10-17 中冶建工集团有限公司 自适应找平的装配式楼板系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN205557264U (zh) 一种工程用压实机械
CN101357364B (zh) 反共振振动筛
CN105041963A (zh) 一种浇注型主动约束阻尼结构的制备及阻尼增强方法
CN105736620B (zh) 一种压电型调谐质量阻尼器
CN102909908B (zh) 一种金字塔点阵金属-环氧树脂基阻尼复合结构及其制备方法
CN101854153A (zh) 压电式高频振动台
CN107165301A (zh) 一种可控智能化磁流变压电隔振支座
CN106368085B (zh) 轨道结构的吸能减振装置
CN103105215B (zh) 振动式料位开关
JP5175999B2 (ja) 物品の加振方法
CN201697936U (zh) 压电式高频振动台
CN201673414U (zh) 基于压电材料的梁振动频率控制装置
CN203923890U (zh) 细密高强钢丝网加劲叠层橡胶支座
CN2886208Y (zh) 磁流变弹性体主动吸振系统
CN108964519A (zh) 一种基于rl共振电路的板式能量俘获结构及方法
CN102277910A (zh) 基于压电自集能的磁流变消能减震装置
CN202881821U (zh) 混凝土振动盘
CN201144396Y (zh) 桥面系杆钢锚箱
CN203160118U (zh) 整体桥纵向温度变形的缓冲吸纳装置
CN104912007B (zh) 一种吸声砖的制备方法
CN209233747U (zh) 一种压电式声子晶体吸振电采集装置
Saadon et al. Environmental vibration-based MEMS piezoelectric energy harvester (EVMPEH)
CN202510619U (zh) 曳引机承重钢梁减振结构
CN216108489U (zh) 一种振动桩锤
CN107130831B (zh) 一种多维波面厚粘弹性层隔减振/震装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20170822