DE1522974A1

DE1522974A1 - Schall- und schwingungsdaempfendes Konstruktionsmaterial

Info

Publication number: DE1522974A1
Application number: DE19661522974
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Haeske; Wladimir Rasch
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland
Priority date: 1966-04-28
Filing date: 1966-04-28
Publication date: 1971-12-16
Also published as: GB1261011A

Description

KRti/lta-5V65

jßelegexemplar

[ Darf nicht geändert werden

152297A..V*

2ο November 1965

Tgb„Nr₀ % 6

19 Ausfertigungen Ausfertigungs Nr.'.

Schall- und schwingungsdämpfendes Konstruktionsmaterial

Die Erfindung betrifft ein schall- und schwingungsdämpfendes Koastruktionsmaterial, das aus einem mit einem verlustbehafteten Dämpfungsmaterial versehenen Trägermaterial gebildet ist ο

INSPECTED

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Der von einem Schwingungserzeuger auf Metallkonstruktionen, Maschinen und Geräte übertragene Körperschall wird in deren Z₀B, plattenförmigen Konstruktionsteilen im wesentlichen als (transversale) Biegeschwingung und als (logitudinale) Dehnschwingung fortgeleitet und kann damit auch an entfernt liegenden Teilen der Konstruktionen als störende Schallabstrahlung oder als Schwingungsbelastung wirksam werden ο

Es ist bekannt, diese Körperschallübertragung durch elastische Lagerung (Aufhängung) oder elastische Zwischenglieder zu vermindern (sogο Schwingunguisolierung), falls diese konstruktiv in den Kraftweg eingeschaltet werden können«

Ferner ist bekannt, flächenhafte (plattenförmige) Konstruktionsteile mit verlustbehafteten Belägen zu versehen, die ein- oder mehrschichtig aufgebaut sind und eine Dämpfung der Biegewellen im Material bewirken, die Ausbreitung der Dehnwellen jedoch, bei denen nur geringe Oberflächenbewegung-des Kon-

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struktionsmaterials auftreten, nicht nennenswert beeinflussen»

Zur Dämpfung der Dehnwellenausbreitung sind Verfahren bekannt, nach denen die Dehnwellen durch eine entsprechende Formgebung des zu dämpfenden Konstruktions- * materials in Wellenarten mit größeren Oberflächenbewegungen, insbesondere Biegewellen, umgewandelt werden und die Energie dieser Biegewellen in bekannter Veise durch verlustbehaftete Beläge gedämpft wird. Die genannte Formgebung zur Umwandlung der Dehnbelastung in eine Biegebelastung setzt aber im allgemeinen die Steifigkeit des Konstruktionsmaterials in Richtung der Dehnbelastung wesentlich herab und schränkt somit die Einsatzmöglichkeit des Materials ein.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Konstruktionsmaterial zu schaffen, das schon bei den geringen Oberflächenbewegungen der Dehnwellen in der Lage ist, an ein besonders angeordnetes Dämpfungsmaterial soviel Schwingungsenergie abzugeben, daß eine wirksame Däm-

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pfung der Dehnschwingungen bzwο der Dehnwellen auftritt.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die in einem Stück des Konstruktionsmaterials bei fe Belastung auftretende (Gesamt-) Längenänderung (Dehnung oder Stauchung) im wesentlichen auf einer Längenänderung der im Vergleich zur Gesamtlänge des Materialstücks kurzen Aussparungen beruht.

Das in die Aussparungen eingefüllte Dämpfungsmaterial wird dadurch einer Längenänderung ausgesetzt, die im Absolutwert etwa der absoluten Längenänderung des ganzen Materialstücks entspricht, deren Relativwert aber gegenüber der relativen Längenänderung des ganzen Materialstücks wesentlich vergrößert wird. Ein nach diesen Grundsätzen aufgebautes Konstruktionsmaterial bewirkt nicht nur eine Biegewellendämpfung, sondern auch, und zwar vorzugsweise, eine Dehnwellendämpfung in überraschend starkem Maße.

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Tgb.Nr.:

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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter AusfUhrungsbeispiele sowie an Hand der schematischen Zeichnung mit den Figuren 1-9°

Fig. 1 zeigt den Schnitt durch ein Konstruktionsmate- ä

rial, bestehend aus einem glatten· ZoB₉ metallischen Trägermaterial 1 und einer in Längsrichtung inhomogen aufgebauten Belagschicht 2, 3» Erfindungsgemäß besteht der Belag aus einer in Richtung der anregenden Dehnschwingung abwechselnden Schichtung von dünnen Schichten des z.B, viskoelastIschen Dämpfungsmaterlala 2 -m?* 'on relativ langen Elementen 3 eines Materials mit hohe« Elastizitätsmodul. Die Abmessung dieser

Elemente 3 senkrecht zur Zeichenebene kann beliebig

gewählt werden. Ihre Befestigung auf dem Trägermaterial 1 kann durch Klebung, Nietung, Schraubung, Schweißung od. dgl» erfolgen.

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Wird dieses Konstruktionsmaterial durch eine die Dehnschwingung anregende Wechselkraft, dargestellt durch Doppelpfeil k, belastet, so führt diese Wechselbelastung in Materiallängsrichtung zu einer kraftpr- portional wechselnden Längenänderung, die sowohl im Trägermaterial 1 als auch in der dieses Material bedeckenden Belagschicht 2, 3 auftritt. Da der Elastizitätsmodul der Elemente 3> ζ ο B₀ aus Metall oder Keramik, um ein Vielfaches größer ist als der des Dämpfungswaterlala 2, tritt die Längenänderung der Belagschicht 2, 3 praktisch nur in den dünnen Schichten .^J?s Dämpfungsmater, als 2 auf, die damit reist·*\ stark verformt werden und dem System F^wingungaenergie entziehen.

Fig. 2 2«igt ein Konstrukfionematerial nach Flg. 1, dessen Belagschicht 2, 3 mit einem zweiten Träger 5 gleicher oder anderer Dicke als das Trägermaterial 1 abgedeckt ist, so daß ein symmetrischer oder unsymmetrischer Sandwichaufbau entsteht. Venn das Trägermaterial 1 und der Träger 5 mit der Belagschicht 2, 3 nur verklebt sind* können sie zur Erhöhung der Stabilität durch Queranker in Form von durchgehenden Schrau-

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ben, Nieten 6 oder Streben 7 verbunden sein.

Xn Flg. 3 ist ein Konstruktionsmaterial im Schnitt dargestellt, dessen das Trägermaterial 1 bedeckende inhoaogene Belagschicht 2, 3 in Weiterfiihrung des der Fig. 1 zugrunde liegenden Prinzips kleiner strukturiert 1st; die Elemente 3 hohen Elastizitätsmoduls j sind in körniger Fora in das Dämpfungsmaterial 2 eingelagert. Zur Erzielung eines hohen Dämpfungseffektes hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Belagschicht 2, 3 Körner verschiedenen Durchmessers enthält! die so gewählt werden, daß eine möglichst große Packungsdichte erzielt wird. Der Anteil des Dämpfungsmaterials 2 am Gesamtvolumen der Belagschicht 2. 3 wird dadurch genügend klein gehalten.

Die Schnittzeichnung nach Fig. k zeigt ein Konstruk- i

tionsaaterial, bei de* das glatte Trägermaterial 1 und die Elemente 3 hoher Steifigkeit entsprechend Fig. 1 zu eine« Trägermaterial 8 zusammengefaßt sind, so daß das Dejapfungsaaterial 2 unmittelbar in Aus-

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sparungen des Trägermaterials 8 eingelagert ist.

Fig. 5 bis 7 zeigen andere Ausführungsformen dieses Prinzips mit anderen Anordnungen der Aussparungen.

Fig. 8 und 9 zeigen die Draufsicht auf platten- oder blecnförmige Konstruktionsmaterialien, die in WeiterfUhrung des Prinzips der FIg₀ k bis 7 nunmehr schlitzförmige Aussparungen in Form von Durchbrüchen durch das Trägermaterial 8 enthalten, die wiederum mit Dämpfungsmaterial 2 gefüllt sind» Die Aussparungen können dabei in Belastungsrichtung in Reihen hintereinander oder versetzt angeordnet sein.

Wie experimentell nachgewiesen werden konnte, haben die genannten Ausfuhrungsbeispiele des Konstruktionsmaterials eine hohe dehnwellendämpfende Wirkung. Darüber hinaus wird in ihnen auch die Ausbreitung von Biegewellen gedämpft»

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Als Dampfungsmaterial 2 eignen sich handelsübliche verlustbehaftete Materialien, die sich zur Herstellung von biegewellendämpfenden Belagschichten bewährt haben und allgemein als Antidröhnmittel bezeichnet werden.

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Claims

Belegexemplar

Darf nicht geändert werden

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Patentansprüche

* Schall- und schwingungsdämpferes Konstruktionsmaterial, das aus einem mit einem verlustbehafteten Dämpfungsmaterial versehenen Trägermaterial gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (i, 8) selbst oder eine dieses bedeckende Belagschicht (2, 3) mit einem verlustbehafteten Dämpfungsmaterial (2) gefüllt« Aussparungen aufweist, die so dimensioniert sind, daß die in einem Stück des Konstruktionsmaterials bei Belastung auftretende (Gesamt-)Längenänderung (Dehnung oder Stauchung) im wesentlichen auf einer Längenänderung der im Vergleich zur Gesamtlänge des Stücks des Konstruktionsmaterials kurzen ' Aussparungen beruht.

2. Konstruktionsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (i) platten- oder stabförmig und mit einer Belagschicht (2, 3) bedeckt ist, die aus einer in

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Richtung der anregenden Dehnschwingung abwechselnden Schichtung von relativ dünnen Schichten des D&apfungematerials(2) und relativ langen Elementen (3) mit hohen Elastizitätsmodul besteht, die Trägermaterial (i) angeordnet sind.

3. Konstruktionamaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß die Elemente (3) aus Metall, Keramik od. dglο bestehen,

km Konstruktionsmaterial nach Anspruch 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (3) am Trägermaterial (i) durch Klebung, Nietung, Schraubung, Schweißung od. dgl« befestigt sind.

5. Konstruktionsmaterial nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagschicht (2, 3) durch einen Träger (5) gleicher oder unterschiedlicher Dicke wie das Trägermaterial (1) abgedeckt 1st.

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6. Konstruktionsmaterial nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (i) und der Träger (5) durch Queranker (Schrauben, Nieten (6), Streben (7) od. dgl.) miteinander verbunden sind-

7· Konstruktionsmaterial nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (3) hohen Elastizitätsmoduls stab- oder würfelförmige Form haben.

8« Konstruktionsmaterial nach einem der Ansprüche 2 - 7t dadurch gekennzeichnet, daß die Belagschicht (2, 3) in ihrem Aufbau klein strukturiert und die Elemente (3) hohen Elastizitätsmoduls in körniger Form in das Dämpfungsmaterial (2) eingelagert sind.

9* Konstruktionsmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.

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10. Konstruktionsmaterial nach einem der Ansprüche 1-9» dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (i, 8) aus Metall gefertigt ist und die Aussparungen quer zur Richtung der anregenden Dehnschwingung angeordnet sind.

11. Konstruktionsmaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen auf einer oder

auf beiden Seiten des Trägermaterials (i, 8) angebracht sind.

12. Konstruktionsmaterial nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen in einer Richtung hintereinander oder gegeneinander versetzt angeordnet sind.

13* Konstruktionsmaterial nach den Ansprüchen 10 -12, daduroh gekennzeichnet, daß die Aussparungen schlitzförmig sind.

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Konstruktionssmterial nach einesi der Anspruch· 1 - 13» dadurch gekennzeichnet, daO di· Aussparungen schlitzförmige Durchbrüche durch das Trägermaterial (8) sind.

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