DE1171169B - Schwingungsdaempfende Mehrschichtenplatte - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT Internat. KI.: GlOk

Deutsche KL: 42 g-1/10

Nummer: 1171169

Aktenzeichen: B 57144IX a / 42 g

Anmeldetag: 22. März 1960

Auslegetag: 27. Mai 1964

Die Erfindung betrifft eine schwingungsdämpfende Mehrschichtenplatte mit zwei in einem Abstand voneinander angeordneten biegungssteifen Deckschichten und einer zwischen diesen untergebrachten Kernschicht, die miteinander verbunden sind.

Es sind bisher viele unterschiedliche Arten von schwingungsdämpf enden Mehrschichtenplatten vorgeschlagen und verwendet worden. Beispielsweise wurde eine steife Dämpfungsschicht auf einer oder auf beiden Seiten einer Platte angebracht. Obwohl eine solche Bauweise einen Verlustfaktor ergeben kann, der in einem vorbestimmten Bereich im wesentlichen von der Frequenz unabhängig ist, ist der erzielbare Verlustfaktor der Platte natürlich viel kleiner als der Verlustfaktor der Dämpfungsschicht selbst. Andererseits kann ein dämpfendes, folienförmiges Bauteil, das eine verhältnismäßig dünne, zwischen zwei verhältnismäßig steifen Bahnen sandwichartig angeordnete Schicht enthält, bei einer gegebenen Frequenz einen hohen Verlustfaktor ergeben, jedoch ist dieser Verlustfaktor frequenzabhängig, indem er sowohl zu höheren als auch zu tieferen Frequenzen hin nach Art einer Relaxationskurve im wesentlichen linear abnimmt.

Demzufolge stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine neue und verbesserte schwingungsdämpfende Mehrschichtenplatte zu schaffen, die den Nachteilen der bisherigen Mehrschichtenplatten nicht unterworfen ist, sondern Verlustfaktoren ermöglicht, die wesentlich höher sind als die mit steifen Dämpfungsschichten oder -Überzügen erzielbaren, und zwar im Gegensatz zu Dämpfungsfolien u. dgl. in einem breiten Frequenzband. Erfindungsgemäß ist die Masse der Kernschicht pro Flächeneinheit gleich odei größer als die Summe der Massen der beiden Deckschichten pro Flächeneinheit.

Die Erfindung ist in der Beschreibung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 eine Gegenüberstellung von Dehnungs- und Schubdämpfung, wobei die Schubdämpfung gemäß einer bevorzugten Ausführungsforni der Erfindung bewirkt wird,

F i g. 3 und 4 die Wirkungsweise der Mehrschichtenplatte nach Fig. 2 erläuternde graphische Darstellungen und

F i g. 5 und 6 experimentell erzielte Ergebnisse veranschaulichende weitere graphische Darstellungen.

In F i g. 1 ist eine durch Dehnung wirkende sandwichartige Mehrschichtenplatte veranschaulicht, die ein Paar unveriormte äußere steife Oberflächen 1 und 3 enthält, die durch einen Kern 5 miteinander Schwingungsdämpfende Mehrschichtenplatte

Anmelder:

Bolt, Beranek and Newman, Inc.,

Cambridge, Mass. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Müller-Börner,

Berlin 33, Podbielskialle 68,

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, München 22,

Patentanwälte

Als Erfinder benannt:
Günther Kurtze, Göttingen

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 23. März 1959 (801198)

verbunden und voneinander getrennt sind. Wenn eine solche Mehrschichtenplatte sich unter Einwirkung von Schwingungsenergie durchbiegt, wird die Länge der in der Stellung 1' verformten oberen Platte Γ gegenüber ihrer Länge in der Stellung 1 vergrößert, und die Länge der unteren verformten Platte in der Stellung 3' wird gegenüber ihrer Länge in der gestrichelt dargestellten Stellung 3 verkürzt. Wie aus den gestrichelten vertikalen Linien in den Abstandsoder Kernbereichen 5, 5' ersichtlich ist, biegt sich dieser bogenförmig zwischen den Platten 1 und 3, indem der obere Bereich des Kernes ausgedehnt und der untere Bereich in der Länge zusammengedrückt wird, so daß damit eine Absorption von Schwingungsenergie bewirkt wird, die aber ebenfalls die vorstehend aufgezählten nachteiligen Merkmale aufweist.

Die Mehrschichtenplatte wird erfindungsgemäß so bemessen, daß die Masse der Kernschicht 5, 15 je Flächeneinheit gleich oder größer ist als die Summe der Massen der beiden Deckschichten 1, 3, 10, 13 je Flächeneinheit. Eine solche Mehrschichtenplatte begünstigt in dem interessierenden Frequenzbereich Schubverformungen mehr als Biegeverformungen.

Demzufolge ist in F i g. 2 ein geeignetes Abstandsmaterial 15, beispielsweise aus thermoplastischem Material, wie Asphalt, Wachs od. dgl., gewählt worden, das eine größere Stärke hat als die Stärke der Platten 10, 13 zusammen und allgemein eine Masse je Flächeneinheit besitzt, die mit der Flächeneinheit

' ■ 409 597/316

der kombinierten Masse verglichen gleich oder größer ist als diese. Unter solchen Umständen erfolgt als Hauptbewegung bei einer Anregung durch eine Schwingungswelle die bei 15' gezeigte Schubdeformation des Kernmaterials, wobei die verhältnismäßig dünnen Platten 10 und 13, wie bei 10' und 13' gezeigt, keine nennenswerte Dehnung bzw. Kompression erfahren.

Die Transversalwellen- oder Biegegeschwindigkeitsdispersionskurve der bekannten Dämpfungsfolien mit einer relativ dünnen verlustbehafteten Schicht wird in F i g. 3 in einer voll ausgezogenen Kurve I mit einer verhältnismäßig schmalen Stufe P gezeigt, bei der die Biegegeschwindigkeit der durch die Absorptionsschicht bestimmten Schubwellengeschwindigkeit gleichkommt. Im Falle der dicken, einer Schubwirkung unterliegenden Mehrschichtenplatte nach F i g. 2 wird jedoch eine veränderte, gestrichelt dargestellte Kurve II erzeugt, die über einen verhältnismäßig breiten Frequenzbereich ein Plateau P' aufweist. Dies führt zu einer Veränderung der vorerwähnten selektiven Absorption, deren Frequenzabhängigkeit durch die voll ausgezogene Kurve I in F i g. 4 dargestellt ist. Statt dessen ergibt die dicke Schubdeformation aufweisende Mehrschichtenplatte nach F i g. 2 die gestrichelte Kurve II in F i g. 4, die einen zentralen Bereich oder Absatz P' aufweist, der im Gegensatz zu der frequenzabhängigen Spitze P der Kurve I über einen sehr breiten Frequenzbereich ausgedehnt werden kann. In den meisten Fällen wird die Abnahme längs der Kurve II bei den sehr hohen Frequenzen nicht bemerkt, so daß die Wirksamkeit im wesentlichen nur auf die tiefen Frequenzen begrenzt ist.

Es wurde festgestellt, daß bei, wie vorstehend erläutert, proportionnierten verlustbehafteten Kernmaterialien 15 der Verlustfaktor der Mehrschichtenplatte 10-15-13 in dem Frequenzbereich, in dem die Transversalwellenausbreitungsgeschwindigkeit im wesentlichen ausschließlich durch den Schubmodul μ des Kernmaterials 15 bestimmt wird, praktisch gleich dem des Abstandsmaterials oder Kerns 15 ist. Die Beziehung zwischen Schubwellengeschwindigkeit c_s, Schubmodul μ und der Masse ρ je Flächeneinheit der Plattenbauteile ist im wesentlichen

Cs =

so daß das Kernmaterial in wirksamster Weise als Dämpfungsmedium verwendet wird.
' In den graphischen Darstellungen nach F i g. 5 und 6 sind in strichpunktierten Linien die experimentell erzielten Werte für ein Paar 3 mm starker Metallplatten 10, 13 aus Stahlblech mit etwa 37,5 mm Breite und eine zwischen ihnen befestigte Kernschicht 15 aus verhältnismäßig hartem plastischem Wachs von etwa 25 mm Dicke aufgetragen. Die in F i g. 5 mit I bezeichnete, die gemessene Ausbreitungsgeschwindigkeit darstellende Kurve zeigt den im wesentlichen ebenen oder Plateaubereich P' im Gegensatz zu der mit der einfachen statischen Biegesteifewirkung II im gleichen Frequenzbereich. In gleicher Weise steht die breitbandige konstante Verlustfaktorkurve, die den gemessenen Verlustfaktor darstellt, zu der mit der vorerwähnten Dämpfungsfolie u. dgl. erzielbaren Dämpfungskurve in F i g. 6 im Gegensatz. Der sich ergebende Verlustfaktor betrug im Frequenzbereich von 200 bis 2000 Hz im Durchschnitt

V^, = 0,128

und wurde als mit dem Verlustfaktor des Kernmaterials 15 weitgehend identisch festgestellt, woraus ersichtlich ist, daß die Steife der Mehrschichtenplatte nach F i g. 2 in diesem Frequenzbereich gänzlich der Schubsteife des Kerns 15 zuzuschreiben ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schwingungsdämpfende Mehrschichtenplatte mit zwei in einem Abstand voneinander angeordneten biegungssteifen Deckschichten und einer zwischen diesen untergebrachten Kernschicht, die miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Kernschicht (5, 15) pro Flächeneinheit gleich oder größer ist als die Summe der Massen der beiden Deckschichten (1, 3, 10, 13) pro Flächeneinheit.

2. Schwingungsdämpfende Mehrschichtenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht (5, 15) aus scherungsverformbarem plastischem Material besteht.

Folglich ist bei dieser Bauart die Dämpfung der Platte praktisch gleich dem Verlustfaktor des Kerns, In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 810 661;
VDI-Berichte, Bd. 8, 1956, S. 15, 23 ff;
Kunststoffe, Bd. 43, 1953, H. 11, S. 446ff;
von Voß, Tafelbauweise, Stuttgart, 1958, S. 44;
Aluminium Suisse, 1955, S. 71 ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 597/316 5.64 Q Bundesdruckerei Berlin