JPH02214649A

JPH02214649A - 粘弾性減衰構造体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH02214649A
Application number: JP1320357A
Authority: JP
Inventors: Allen J Bronowicki; アレン　ジョン　ブロノウィッキ
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1988-12-09
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1990-08-27
Also published as: EP0373751A3; EP0373751B1; JPH0573577B2; EP0373751A2; DE68913928T2; DE68913928D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の背景）本発明は、一般に、減衰される機械構造体及びその製造
方法に関し、特に、粘弾性材料（ＶＥＭ）を用いる減衰
される構造体に関する。変化する機械的荷重、即ち、軸
方向荷重、曲げ及びせん断荷重、或は捩り荷重のいずれ
かによって発生される振動を減衰してなくすことが要求
されるような機械構造体の多数の用途がある。特に重要
な範晴の用途には宇宙船で使用される構造体がある。こ
れらの用途には、３つの主要な要件、即ち、剛性と、軽
量であることと、減衰させないと存在することになるい
かなる振動を減衰させることによってエネルギーを吸収
する能力と、がある、繊維複合材料は剛性及び軽量の要
件を容易に満たすが、適当な自己減衰構造体の設計を達
成することはより困難である。

粘弾性材料はエネルギーを散逸させる効率的な手段を与
える。これらの材料は弱い剛性を持つが、それらに加わ
る弾性力に正比例してエネルギー散逸効果を与える。粘
弾性材料は軟質であるので、粘弾性材料は、代表的には
、薄い層として作られ、より剛性である弾性材料の拘束
する層の間に保持される０弾性層の相対運動は粘弾性材
料内にせん断荷重を誘起し、それによって、エネルギー
を散逸させる。これは拘束された層減衰として知られて
おり、一般に、減衰される部材のたわみ運動を減衰する
ことに限られる。

粘弾性減衰の別の先行技術の解決法は直列減衰である。

直列減衰器では、部材内の全荷重がぜん断荷重として粘
弾性材料を通される。このことにより、かなりの量のエ
ネルギーを散逸させるできるが、軟質の粘弾性材料を通
る弾性荷重経路が設けられていない、また、連続減衰粘
弾性材料に破損がしばしば生じ、材料の表面密封が困難
となることがある。密封は、多数の粘弾性材料が本来的
に不安定であるので、重要であり、もし外部に対する露
出から密封されないならば、それらの表面から蒸気を放
出してしまうことになる。この過程は材料の所望のゴム
状弾性を劣化させるばかりでなく、付近の他の材料を汚
染する。したがって、密封層は、通常、粘弾性材料上に
設けられて大陽光及び酸素に対する露出を最少にしてい
る。

拘束した層による解決法の変形例は分割した拘束層を用
い、引張りおよびたわみ運動を減衰させるものである。

このことは、１９８５年オハイオ州、シンシナティでの
ＡＳＭＥ設計工学会議で発表された、スタンレイ　ニス
　サティンガーの「振動性の引張り荷重の下での拘束し
た屑による部材の減衰効果」ベーパー第８５−ＤＥＴ−
１３４に論じられている０分割した拘束体は、その下の
弾性構造体が常に荷重のかなりの部分を支持しているの
で、限られた量のエネルギーしか散逸させることができ
ない、さらに、分割した拘束層の両端の不連続性が剥離
応力を発生させることがあり、粘弾性材料を密封するに
は付加的な処置をする必要がある。

前述のことから、説明した一般的な形式の減衰構造体に
は依然としてかなりの改良の余地があることが理解でき
る。特に、必要とされるものは、機械荷重が所望の剛性
、強度及び機械的安定性に対して在来の弾性材料を通し
て支持される一方、所望のレベルの減衰のために動荷重
の機械エネルギーのかなりの部分が粘弾性材料に伝達さ
れるような構造体である。この組み合わせは、本発明以
前では、減衰構造体の設計者には思い付かなかったもの
である。

（発明の要約）本発明は、構造体の減衰を最大にするため動荷重が粘弾
性層を通して繰り返して通る経路に沿って向けられる、
粘弾性材料及び弾性材料の複合構造体である。新規な構
造体として、本発明は、粘弾性材料の層と、粘弾性材料
の層の両側に１つずつ配置された第１の弾性材料ででき
た２つの分割した層と、やはり粘弾性材料の両側に配置
され、かつ分割した層のそれぞれの１つに接触している
第２の弾性材料でできた２つの層と、を有する。

各分割した層は、１つの層のセグメントが他の層のセグ
メントに部分的に重なるように、交互に配置されたセグ
メント及びギャップを持ち、第１の弾性材料は構造体を
通る意図した荷重伝達の方向に対応する方向に強度及び
剛性を持つ、第２の弾性材料は荷重方向に低い強度及び
剛性を持つ。意図した荷重伝達の方向の動荷重は粘弾性
材料を通して２つの分割した層の間で往復し、動荷重を
減衰させる。

本発明の１つの好ましい実施例では、構造体は管状であ
り、層のすべてが環状である。好ましい実施例では、第
２の弾性材料でできた２つの層は粘弾性材料層に接触し
ている連続した層であり、２つの分割した層は第２の弾
性材料でできた２つの層に接触するように形成されてい
る。構造体の１つの形態では、分割した層は軸方向荷重
を伝達するために、主に軸方向に配向された繊維を有し
、第２の弾性材料でできた２つの層は軸方向に低い強度
及び剛性を持つ、このような低い強度及び剛性は、構造
体の長手方向軸線に傾斜した方向に主に配向された繊維
を含むように、第２の弾性材料を選択することによって
達成できる。他の形態として、金属のような軟質の材料
を第２の弾性材料として用いることができる。

構造体の別の形態は、せん断荷重または捩り荷重を伝達
するように設計され、分割した層はせん断荷重を伝達す
るために、主に非軸方向に配向された繊維を有する。第
２の弾性材料でできた２つの層は構造体の長手軸方向に
対して横の方向に低い強度及び剛性を持つ、このことは
構造体の長手軸方向の平行に主に配向された繊維によっ
て達成できる。

構造体の別の形態は、断面が管状以外のものであるビー
ムの構造体である。同様な原理がビームに加えられる動
荷重に対する粘弾性層を通る経路を与えるのに用いられ
る。

本発明の１つの観点では、分割した層のセグメント間の
ギャップは、分割した層の１つのセグメントから第２弾
性材料でできた隣接する層に応力を伝達するのに要する
頓方向距離である理論的せん断遅れ長さの倍数に等しい
ギャップ長さを持つ。

さらに、１つの分割した層のセグメントは遅れ長さのや
はり倍数であるオーバーラツプ、即ち重なる長さだけ他
の分割した層のセグメントに重なっている。１つの開示
した実施例では、ギャップ長さは遅れ長さの約３倍であ
り、オーバーラツプ長さは遅れ長さの約２倍である。

本発明の関連する方法は、環状スペーサを円筒状マンド
レルに置き、スペーサ間の領域でマンドレル上に分割し
た内側層を形成し、分割した内側層上に連続した内側層
を形成し、分割した内側層及び連続した内側層の合成構
造体を硬化させる工程を含む０次の工程は、硬化した連
続した内側層上に粘弾性層を付ける０次の工程は、粘弾
性層の上に薄い密封層を形成することである。薄い層は
、例えば、カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）でできているがよ
く、この目的は構造体のその後の硬化中貼弾性層の融着
を阻止するか、または隣接する層に粘弾性層が接合する
のを阻止するためである０次の工程は、密封層の上に連
続した外側層を形成し、任意に構造体上に付加的環状ス
ペーサを置き、別のスペーサ間で連続した外側層の上に
分割した外側層を形成し、構造体全体を硬化させ、マン
ドレル及び環状スペーサを取り外すことである。

本発明は、粘弾性層と、所望の荷重方向に高い剛性及び
強度の材料の２つの分割した弾性層と、所望の荷重方向
に低い剛性及び強度の２つの連続した弾性層と、を持つ
粘弾性構造体の動荷重を減衰する方法としても見ること
もできる。この意味で、本発明は、所望の荷重方向で動
荷重を構造体に加え、所望の荷重方向に、かつ連続した
弾性層及び粘弾性層を通して２つの分割した弾性層の間
で前後方向に、動荷重力を伝達し、粘弾性層内で動荷重
エネルギーを散逸させ、荷重方向に静荷重の伝達のため
の少なくとも１つの経路を設ける、工程を含む。

前述のことから、本発明は粘弾性減衰構造体の分野で著
しい前進を示すものであることが理解できる。特に、粘
弾性層及び付加的な弾性層と関連してオーバーラツプし
な（重なった）分割した弾性層を使用することにより、
必ず粘弾性層を通して繰り返して伝達し、それにより、
減衰効果を最大ににする動荷重のための経路が作られる
０本発明の他の特徴及び利点は添付図面を参照して以下
の詳細な説明から明らかになる。

（好ましい実施例の説明）例示のための図面の示すように、本発明は、粘弾性材料
または同様な材料を用いる減衰構造体に関する。減衰構
造体は種々の用途に有効であるが、一般に、静荷重を支
持するのに十分なだけ軽量、強固、堅固でなければなら
ない飢空機及び宇宙船に特に有効であり、さらに種々の
形式の動荷重からのエネルギーを吸収することができる
。

粘弾性ポリマは、動的に加えられた荷重と共に、また温
度と共に変化する機械的減衰特性を持つ。

簡単に言うと、これらの材料は、機械的荷重をより大き
な振動数でこれらの材、、料に加えるとき、より大きな
剛性を呈する。静荷重、または緩慢に変化する荷重に対
しては、材料は軟質であり、加えられた荷重の下で［ク
リープｊする傾向にある。

粘弾性材料は、引張り荷重またはせん断荷重のいずれか
の振動荷重を受ける機械的構造体の理想的な部品である
。もし荷重を粘弾性材料に向けることができるならば、
剛性の増大により、エネルギーが散逸され、振動が効果
的に減衰される。主に困難なことは、粘弾性材料と弾性
材料とを適当に組み合わせて構造体を設計することであ
る。粘弾性材料は本来静荷重を支持できないので、従来
の弾性材料を介して静荷重経路が設けられねばならない
。

第１図は、軸方向荷重を受ける管状構造要素１０で用い
られる先行技術の１つの案を示す、管状要素１０は３つ
の同心的な層、即ち、内側層１２、分割した拘束外側層
１４、及び粘弾性材料の中間層１６を有する。内側層１
２及び外側層１４は、加えられた荷重に応答して、均一
に、通常直線状に、弾性変形する在来の弾性材料である
。

弾性材料及び粘弾性材料の選択に関する以下の説明は本
発明及び第１図に示すような先行技術の構造体の両方に
あてはまる０本発明に効果的に適用できる軽量の航空宇
宙構造体の形式では、これらの弾性材料はマトリックス
（を材）によって互いに結合した繊維かる成る。これら
の繊維は、例えば２グラフデイト（黒鉛）、ファイバグ
ラス（ガラス繊維）、はう素、またはゲブラ（Ｋｅｖｌ
　ａｒ）であるのがよい、グラファイト繊維には、例え
ば、Ｐ−７５、Ｐ−１００、及びＰ−１２０のようなピ
ッチ基材材料、及び例えばＧＹ−７０及びＴ３００のよ
うなＰＡＮ基材材料がある。マトリックス材料は、ファ
イバライト９３４のようなエポキシ、またはＰＥＥＫ　
（ポリ−エーテル−エーテル−ケトン）のような熱可塑
性樹脂であるのがよい。アルミニウム、銅またはマグネ
シウムのような金属マトリックスを使用してもよい。

般に、マトリックス材料は弾性部品の機械的特性に僅か
な影響しか与えず、繊維が機械荷重の９５％以上を支持
する。繊維を結合する金属が繊維に対して平行及び横方
向の両方にかなりの剛性及び強度を加える金属マトリッ
クス複合材料（ＭＭＣ）は例外である。

弾性材料の繊維は任意の所望の方向に、または適当に組
み合わせた方向に配向できる。繊維は材料を通る荷重の
伝達に対してかなり負担を負うので、方向の選択は構造
体の設計に重要なファクタである。この形式の弾性部品
の「通常の」レイアップは異なった方向に配向した繊維
の配合物を含み、そのため、材料は材料の平面内の２つ
の方向に所望の剛性及び強度を持つ、剛性及び強度を好
丈しい方向に優勢にすることができるが、剛性及び強度
をその方向に対して横の方向にも成る程度与えなければ
ならない、第１図に示す先行技術の管状楕遺体では、内
側層１２はそのような通常のレイアップの材料でできて
おり５分割した外側層１４はこの層の影線によって図面
で示すように、軸方向にだけ配向された繊維を有する。

したがって、外側層１４は軸方向にだけ荷重を伝達でき
る。

外側層１４は、捩り荷重の伝達であるような横ぜん断力
を受けると、もしあったとしても、はんの僅かな剛性ま
たは強度しか与えない。

層１６の粘弾性ポリマ、ＰＶＣ（塩化ポリビニル）のよ
うな種々のゴム、プラスチック、ミネソト州セイントボ
ール所在の３Ｍ社（３Ｍ　　Ｃｏｍｐａｎｙ）よって製
造されたスコッチダンプ（Ｓｃｏｔｃｈｄａｍｐ）ＳＪ
２０１５Ｘ、または５Ｊ２０５２Ｘのような接着剤、フ
レクスコン社（Ｆｌｅｘｃｏｎ、　　　Ｉｎｃ、）によ
って製造されたデンシル（Ｄｅｎｓｉｌ）のようなシリ
コーンから選択のがよい、材料及びその厚みは予想され
る温度及び振動数での最適の動作に対して選ばれる。

第１図の構造体は主に弾性内側層１２を通して軸方向静
荷重を伝達する。その理由は、粘弾性層１６は、たとえ
あったとしても、静荷重をほとんど伝達せず、外側層が
軸方向で不連続であるがらである。しかしながら、動荷
重下で、粘弾性層１６は剛性になり、荷重のいくらがは
内側層１２を通して引き続き伝達されるが、荷重のかな
りの部分はそれに代わって粘弾性層１６及び外側層１４
のセグメント（分割部分）によって伝達されるようにな
る。外側層１４は分割されているので、軸方向に伝達さ
れる荷重は強制的に粘弾性層１６を通る経路を取らされ
、この粘弾性層１６が所望の減衰効果を与える。この構
造は減衰を発生させるが、内側弾性層１２を通る、抵抗
を受けず、かつ減衰されない、荷重経路を依然として残
している。

第２図の管状構造で実施された本発明の構造は、粘弾性
層２０と、粘弾性層の各側に１つずつある隣接した「軟
質」弾性層２２及び２４と、分割した外側弾性層２６及
び内側弾性層２８と、を有する。軟質弾性層は加えられ
た荷重の方向にだけ軟質である必要がある０例えば、第
２図に示すように、軟質弾性層２２及び２４は軸方向に
約４５゜で角度をなして配向した繊維またはブライ（層
）を含むこともできる０分割した外側層２６または内側
層２８に加えられた軸方向荷重は、軸方向に整列された
層２６．２８のブライ、層２６゛、２８のセグメント間
のギャップにある軟質弾性層２２及び２４の軟質材料に
おいて、交互に剛性材料に出会うことになる。他Ｑ重要
な特徴は、層２６．２８のセグメントがオーバーラツプ
されており、即ち、ずらされており、分割した１つの層
のどんなギャップも分割された別の層のギャップと半径
方向に整列してないことである。

静荷重では、第２図のチューブは２つの平行な軸方向の
荷重経路を与える。１つの経路は分割した外側層２６及
び軟質の弾性層２２を通り、他の経路は分割した内側層
２８及び軟質の弾性層２４を通る。どんな靜せん断また
は捩り荷重も連続した軟質の弾性層２２．２４を通して
直接伝達される。動荷重では、荷重の小部分は依然とし
てこれらの経路に沿って伝達されるが、粘弾性材料が増
大した剛性を呈するので、荷重の大部分は介在する軟質
の弾性層２２．２４及び粘弾性層２ｏを通して、分割し
た弾性層２６．２８の１つから他の１つに前後に伝達さ
れる。正味の荷重が粘弾性層２０を通して掛けられるの
で、この材料の減衰効果が十分利用され、振動性の荷重
の所望の減衰が得られる。

理論上、分割した層２６．２８及び弾性層２２．２４の
位置を逆にして、分割した層を直接粘弾性材料に接触さ
せて配置し、それらの分割した層の上に軟質層を配置す
ることも可能である。この場合にも、依然として分割し
た層及び軟質層を通る静荷重経路があり、動荷重が粘弾
性材料を通して分割した層の問を交互に通る。しかしな
がら、第２図に示す実施例は、少なくとも２つの理由で
、より実用的である。第１には、粘弾性材料の隣に配置
した軟質層２２．２４は粘弾性材料を保護し。

粘弾性材料を密閉し、第２には、分割した層２６．２８
の鋭い不連続点を粘弾性材料に接触させることを避ける
ことが望ましいがらである。

この例から、同様な原理が別の形式の荷重状態に適用で
きる。第３図は、捩り荷重の減衰に適用した本発明を示
す、構造体は、弾性層のブライの方向が逆にされた点を
除いて、第２図の構造体と同様である。構造体は粘弾性
材料層２ｏ、軟質弾性層２２’　、２４″、及び分割し
た外側層２６゜及び内側層２８°を有する。「軟質」の
弾性層２２°　２４′は、こり場合、加えられる捩り荷
重の方向に軟質である。それらは軸方向に配向されたフ
ライから成るものとして示されている６分割した外側層
及び内側層２６’　、２８″は捩り荷重を伝達する方向
に剛性であるように選ばれ、主に、管状構造体の軸線に
対して成る角度でブライを有する。連続の軟質弾性層２
２°、２４″は、また、構造体上のどんな軸方向の荷重
も伝達するが、減衰効果はほとんどないか全くない、捩
り動荷重は分割した内側層２８°及び外側層２６′を交
互に通り、エネルギー吸収粘弾性層２０を繰り返して通
り、構造体に沿って伝達される。

第４図は、２つのフランジ３０．３２と中間のウェブ３
４とから成るＩビーム構造体に適用した本発明の概念を
示す、フランジの各々は粘弾性材料の中央層３６と、著
しく角度を付けたブライを持つ弾性材料の２つの隣接層
３８と、軸方向に著しく整列させたブライを持つ弾性材
料の２つの分割した外側層４０と、有する。ウェブ要素
３４は、著しく角度を付けたブライを持つ弾性材料の２
つの内側層４４によって分離され、かつ同一材料の２つ
の外側層４６によって囲まれた粘弾性材料の２つの層４
２を有するように示されている。粘弾性材料の層４２は
フランジ３０．３２内の層３６と連続している。任意で
あるが、ウェブの粘弾性層４２は製造を容易にするため
に省略できる。第５図に最も良く示すように、フランジ
３０．３２の外側層４０は、フランジの１つの面上のセ
グメント間のギャップを他の面のセグメント間のギャッ
プと整列させないように、分割されている。

軸方向静荷重では、分割した層４０及び隣接の連続層３
８は両方のフランジで荷重を伝達する。

軸方向動荷重では、粘弾性材料３６は、荷重が交互の分
割した層４０を通してビームに沿って伝達されるとき、
減衰を与える。

用途によっては、構造部材の全長に沿って記載した形式
の構造体を設ける必要はない０例えば、剛性弾性材料の
構造部材は、単一の不連続点含有するように設計しても
よく、その不連続点で、荷重が隣接する「軟質」弾性材
料を通し、次に粘弾性材料の比較的短い層を通して剛性
材料のオーバーラツプした（重なった）層に伝達され、
さらに初期の部材の連続面に戻される。第２図で示す部
分５０は、例えば、そのような構造体を示し、この場合
、内側層２８は、部分５０に表れる単一の破断箇所から
両方向に連続していると考えられ、連続層２２．２４及
び粘弾性層２０の長さは外側層２６の１つのセグメント
の長さとほぼ同一である。

本発明の他の重要な点は、グラファイト繊維構造体に十
分適した改良したプロセスを用いて、本発明の原理を実
施する管状部材を便利に製造できることである。第２図
の軸方向荷重減衰例に関して説明する方法によると、最
初、テフロン等の環状スペーサをマンドレルに適用して
層にセグメントスペースを形成した状態で、最初に、内
側層２８のセグメントを、第６図に６０で示すように、
スチール製またはアルミニウム製マンドレルに付ける０
次に、連続の「軟質」層２４を内側層２８に付け、得ら
れた構造体を高温高圧の下のオートクレーブ内で、また
は真空バッグの内で硬化させる０次に、粘弾性層２０を
硬化した構造体に付け、カプトンの薄い層６４を粘弾性
層２０に付け、粘弾性層が溶融して次に形成しようとす
る外側チューブの繊維に流入しないように阻止する０次
に、角度対のブライの層２２を付け、別のスペーサ６２
を任意に用いて分割したブライの層２６を付ける０次い
で、管全体を１部品として硬化させ、最終的に、マンド
レル６０とスペーサ６２を取り外す。

説明した方法により、粘弾性材料層は、外側チューブの
隣接のグラファイト／エポキシ層と融着または接合する
ことなく、複合構造体内に埋め込まれることができる。

カプトン層６４は方法の以後の工程中貼弾性層を密閉し
保護する機能を持ち、チューブ構造体全体をワンピース
（１部品）として硬化せせることを可能にする。

本発明の構造体に対して選ばれた特定の寸法は構造体の
用途及び用いられる特定の材料に極めて依存する。設計
の重要なファクタは、外側層２６または内側層２８のセ
グメントからこれらのセグメント間のギャップ領域にあ
る連続層２２．２４に荷重を伝達するのに要するチュー
ブの軸方向の長さである。この長さは減衰長さ、または
せん断遅れ長さと言われ、２つの弾性材料の軸方向弾性
率、粘弾性材料のせん断弾性率、及び種々の層の厚みの
関数である。減衰長さは以下の式で表される。

ここで、Ｅｇ及びＥｗは、それぞれ、ギャップ及び壁、
即ち層２２及び２６の０°方向での軸方向弾性率の値で
あり、ｔｇ及びｔｗは、それぞれ、層２２及び２６の厚みであ
り、ｔｖ及びＧｖは粘弾性層２０の厚み及びせん断弾性率で
ある。

製造されて試験された１つのチューブ構造体に対して、
減衰長さは約０．５インチ（１，２７ＣＩｌ）であると
計算された。ギャップ長さＬｇを３ｒ＝１．５インチ（
３，８１ｃｍ）に、オーバーラツプ長さＬｏを２ｒ＝１
．０インチ（２，５４ａｍ）に選ぶことにより良好な結
果が得られた。したがうて、セグメントの単一壁断面の
長さはＬｗ＝２Ｌｏ＋Ｌｇ＝３．５インチ（８，８９ｃ
ｍ）であり、周期長さ、即ちセル長さＬｃ＝Ｌｗ＋Ｌｇ
＝５．０インチ（１２，７ＣＩ＋＞である。

粘弾性材料の厚み、即ちｔｖはｒの所望の値を与えるよ
うに選ばれた。厚みが大きくなると、セル長さも大きく
なる。セル長さが長くなると、製造コストが減少するが
、粘弾性層の厚い厚みが構造体を重くする。壁の厚み、
即ちｔｗは構造体に所望の剛性を与えるように選ばれる
。ギャップの長さ、即ちｔｇは、強度が必要でない限り
、できるだけ小さくなるように選ばれる。

２つの管状構造体、即ち本発明の管状構造体（第２図）
と先行技術の教示に従った管状構造体（第１図）の比較
により先行技術の装置については１０％のエネルギー吸
収ファクタを予想された。

即ち、１０％の動荷重再ネルギーが粘弾性材料に吸収さ
れた６本発明の構造体について対応する数字は４０％で
あり、先行技術の構造体に対して４倍の改良を示した。

本発明が減衰機械構造体の分野で著しい前進を示すこと
は前述のことから理解される。特に、本発明は種々の形
式の動的に荷重を受ける部材に対して粘弾性減衰を与え
る０本発明は、また、粘弾性構造体部材を製造する新規
な技術を提供するものである０本発明の種々の実施例が
例示のために詳細に説明されてきたが、種々の変形例が
本発明の精神及び範囲から逸脱することなくなされうる
ことは明らかである。したがって、本発明は特許請求の
範囲によるのを除き限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、先行技術の管状粘弾性材料構造体の部分断面
図である。第２図は、軸方向荷重の減衰を意図した、本発明の管状
粘弾性材料構造体の断面図である。第３図は、捩り荷重の減衰を意図した、第２図と同様な
断面図である。第４図は、本発明の粘弾性材料を用いたＩビーム構造体
の断面図である。第５図は、線５−５にほぼ沿った、第４図のエビーム構
造体の断面図である。第６図は、構造体の製造方法を示す、第２図と同様な断
面図である。２０・・・粘弾性層、２２．２４・・・「軟質」弾性層、２６・・・外側弾性層、２８・・・内側弾性層。ＦＩＧ、１５゜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粘弾性減衰構造体において、粘弾性材料層と、粘弾性材料層の両側に配置された第１の弾性材料ででき
た２つの分割した層と、を有し、各分割した層は、１つ
の層のセグメントが他の層のセグメントに重なるように
、交互に配置したセグメント及びギャップを持ち、第１
の弾性材料は構造体を通る意図した荷重伝達の方向に対
応する方向に強度及び剛性を持ち、粘弾性材料の両側にやはり配置され、かつ分割した層の
それぞれの１つに接触している第２の弾性材料でできた
２つの層を有し、第２の弾性材料は構造体を通る意図し
た荷重伝達の方向に対応する方向に低い強度及び剛性を
持ち、それによって、荷重伝達の意図した方向の動荷重
が粘弾性材料を通して２つの分割した層の間で往復して
動荷重を減衰させる、ことを特徴とする粘弾性減衰構造
体。
（２）請求項１記載の粘弾性減衰構造体において、構造
体が管状であり、すべての層が環状である、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（３）請求項２記載の粘弾性減衰構造体において、第２
弾性材料でできた２つの層は粘弾性材料層に接触した連
続な層であり、２つの分割した層は第２弾性材料でできた２つの層に接
触するように形成されている、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（４）請求項３記載の粘弾性減衰構造体において、分割
した層は軸方向荷重を伝達するように主に軸方向に配向
された繊維を有し、第２の弾性材料でできた２つの層は軸方向に低い強度及
び剛性を持つ、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（５）請求項４記載の粘弾性減衰構造体において、第２
の弾性材料でできた２つの層は構造体の長手方向軸線に
傾斜した方向に主に配向された繊維を有する、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（６）請求項３記載の粘弾性減衰構造体において、分割
した層はせん断荷重を伝達するように主に非軸方向に配
向された繊維を有し、第２弾性材料でできた２つの層は構造体の長手軸方向に
対して横の方向に低い強度及び剛性を持つ、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（７）請求項６記載の粘弾性減衰構造体において、第２
の弾性材料でできた２つの層は構造体の長手軸方向に平
行に主に配向された繊維を有する、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（８）請求項１記載の粘弾性減衰構造体において、構造
体はビームであり、第２の弾性材料でできた２つの層は粘弾性材料層に接触
した連続層であり、２つの分割した層は第２の弾性材料でできた２つの層に
接触するように形成されている、ことを特徴とする粘弾
性減衰構造体。
（９）請求項８記載の粘弾性減衰構造体において、分割
した層は軸方向の荷重を伝達するように、主に軸方向に
配向された繊維を有し、第２の弾性材料でできた２つの層は軸方向に低い強度及
び剛性を持つ、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（１０）請求項９記載の粘弾性減衰構造体において、第
２の弾性材料でできた２つの層は構造体の長手軸方向に
傾斜した方向に主に配向された繊維を有する、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（１１）請求項１記載の粘弾性減衰構造体において、分
割した層のセグメント間のギャップは、分割した層の１
つのセグメントから第２の弾性材料でできた隣接する層
に応力を伝達するのに要する軸方向長さである理論遅れ
長さの倍数に等しいギャップ長さを持つ、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（１２）請求項１１記載の粘弾性減衰構造体において、ギャップ長さは遅れ長さの約３倍であり、オーバーラップ長さは遅れ長さの約２倍である、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（１３）管状粘弾性減衰構造体において、粘弾性材料でできた環状層と、粘弾性材料の両側に配置された弾性材料でできた２つの
連続した層と、を有し、弾性材料は構造体を通る意図し
た荷重伝達の方向に対応する方向に低い強度及び剛性を
持ち、粘弾性材料の両側にやはり配置され、かつ連続した層の
それぞれの１つに接触する弾性材料でできた２つの分割
した層を有し、各分割した層は、１つの層のセグメント
が他の層のセグメントに部分的に重なるように、交互に
配置したセグメント及びギャップを持ち、分割した層の
弾性材料は構造体を通る意図した荷重伝達の方向に対応
する方向に高い強度及び剛性を持ち、それによって、意
図した荷重伝達の方向の動荷重が粘弾性材料を通して２
つの分割した層の間で往復して動荷重を減衰する、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（１４）請求項１３記載の粘弾性減衰構造体において、分割した層は軸方向荷重を伝達するように主に軸方向に
配向された繊維を有し、２つの連続した層は軸方向に低い強度及び剛性を持つ、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（１５）請求項１４記載の粘弾性減衰構造体において、２つの連続した層は構造体の長手軸方向に傾斜した方向
に主に配向された繊維を持つ、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（１６）請求項１３記載の粘弾性減衰構造体において、分割した層はせん断荷重を伝達するように主に非軸方向
に配向された繊維を有し、２つの連続した層は構造体の長手軸方向に対して横の方
向に低い強度及び剛性を持つ、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（１７）請求項１６記載の粘弾性減衰構造体において、２つの連続した層は構造体の長手軸方向に平行に主に配
向された繊維を有する、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（１８）請求項１３記載の粘弾性減衰構造体において、分割した層のセグメント間のギャップは、分割した層の
１つのセグメントから隣接する連続した層に応力を伝達
するのに要する軸方向長さである理論遅れ長さの倍数に
等しいギャップ長さを持ち、１つの分割した層のセグメントは遅れ長さの倍数である
オーバーラップ長さだけ他の分割した層のセグメントに
重なる、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（１９）請求項１９記載の粘弾性減衰構造体において、ギャップ長さは遅れ長さの約３倍であり、オーバーラップ長さは遅れ長さの約２倍である、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（２０）請求項１３記載の粘弾性減衰構造体において、分割した層及び連続した層はマトリックス材料内の選択
した方向に配向された繊維を有する、ことを特徴とする
粘弾性減衰構造体。
（２１）請求項２０記載の粘弾性減衰構造体において、繊維はグラファイトであり、マトリックスはエポキシ材
料である、ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。
（２２）管状粘弾性減衰構造体を製造する方法において
、環状スペーサを円筒状マンドレルに置き、スペーサ間の領域でマンドレル上に分割した内側層を形
成し、分割した内側層上に連続した内側層を形成し、分割した
内側層及び連続した内側層の合成構造体を硬化させ、硬化した連続した内側層上に粘弾性層を付け、粘弾性層
の上に薄い密封層を形成し、密封層の上に連続した外側層を形成し、別のスペーサ間で連続した外側層の上に分割した外側層
を形成し、構造体全体を硬化させ、マンドレル及び環状スペーサを取り外す、ことを特徴とする方法。
（２３）請求項２２記載の方法において、密封層がカプトンである、ことを特徴とする方法。
（２４）請求項２２記載の方法において、分割した外側層を形成する前に構造体の上に別の環状ス
ペーサを置く、ことを特徴とする方法。
（２５）粘弾性層と、所望の荷重方向に高い剛性及び強
度の材料の２つの分割した弾性層と、所望の荷重方向に
低い剛性及び強度の２つの連続した弾性層と、を持つ粘
弾性構造体の動荷重を減衰する方法において、所望の荷重方向で動荷重を構造体に加え、ほぼ荷重の方向に、かつ連続した弾性層及び粘弾性層を
通して２つの分割した弾性層の間で前後方向に、動荷重
力を伝達し、荷重力を粘弾性層を通して繰り返し伝達する結果として
粘弾性層内で動荷重エネルギーを散逸させ、荷重方向に静荷重の伝達のための少なくとも１つの経路
を設ける、ことを特徴とする方法。