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噪声振动控制技术 - 阻尼测试与应用

发布日期:2023-11-11 分类:技术案例浏览:275来源:珠海欧森斯传感技术有限公司


阻尼的定义

阻尼 (Damping) 是指任何振动系统在振动中,由于外界作用(如流体阻力、摩擦力等)和或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性,以及此一特性的量化表征。

在实际振动中,由于摩擦力总是存在的,所以振动系统***初所获得的能量,在振动过程中因阻力不断对系统做负功,使得系统的能量不断减少,振动的强度逐渐减弱,振幅也就越来越小,以至于***后停止振动,像这样的因系统,力学能由于摩擦及转化成内能逐渐减少,振幅随时间而减弱振动,称为阻尼振动。



  • 当阻尼较强时,阻尼振子几乎没有振动,振幅逐渐减小,达到稳定平衡,称为过阻尼。

  • 当阻尼较弱时,阻尼振子必须缓慢的经由多次振动逐渐把振幅减小,***后回到平衡位置,因此达成稳定平衡的时间较久,称为欠阻尼。

  • 另一种情形是阻尼振子以***平稳的速度,***短的时间达到稳定平衡,称为临界阻尼。




通俗地讲,就是阻止物体继续运动。当物体受到外力作用而振动时,会产生一种使外力衰减的反力,称为阻尼力(或减振力),它和作用力的比被称为阻尼系数。


通常阻尼力的方向总是和运动速度方向相反。因此,材料的阻尼系数越大,意味着其减振效果或阻尼效果越好。但是并不是阻尼越大越好,阻尼大到一定程度时两个物体之间变成了刚性连接,阻尼一般和弹簧一起使用,阻尼过大,将起不到缓冲的效果。


阻尼的作用与基本方法

1. 阻尼的具体作用

  • 阻尼有助于减小机械结构的共振振幅,从而避免结构因动应力达到极限造成结构破坏。

  • 阻尼有助于机械系统受到瞬时冲击后,很快恢复到稳定状态。

  • 阻尼有助于减少因机械振动产生的声辐射,降低机械性噪声。

  • 可以提高各类机床、仪器等的加工精度、测量精度和工作精度。

  • 阻尼有助于降低结构传递振动的能力。

2. 阻尼的基本方法

  • 系统阻尼:在系统中设置专用阻尼减振器,如减振弹簧、冲击阻尼器等。

  • 结构阻尼:在系统的某一振动结构上附加材料或形成附加结构,增加系统自身的阻尼能力,这类方法包括接合面、 库伦摩擦阻尼、 泵动阻尼和复合结构阻尼。

  • 材料阻尼:依靠材料本身所具有的高阻尼特性达到减振降噪的目的。它包括粘弹性材料阻尼、阻尼合金和复合材料阻尼。


阻尼测试相关标准

  • 评价阻尼材料阻尼性能好坏的***常用的参数是复合损耗因子,各行业一般用悬臂梁弯曲共振法。

  • ISO - 6721 塑料 动态机械性能的测定

  • ASTM - E756 测量材料减振动特性的标准试验方法

  • SAE - J1637 支撑钢棒上材料的组合振动阻尼特性的实验室测量

  • GB/T - 16406 声学 声学材料阻尼性能的弯曲共振测试方法

  • GB/T - 18258 阻尼材料 阻尼性能测试方法


测试系统的仪器由激励和检测两部份组成,由信号发生器产生一个激励信号,通过非接触式激振器对试样施加激振力,由检测传感器检测试样的振动响应信号。保持激振幅值恒定,连续改变频率,测出试样的共振曲线。根据所测共振频率和半功率带宽,就可以计算得出复合样条的复合损耗因子,如图所示。若测试过程在温控箱中完成,则可确定温度对材料阻尼特性的影响。



测试方法

1. 按照激励和阻尼辨别方法的不同分

  • 锤击脉冲激励-频域测试阻尼

  • 压电陶瓷宽带随机激励-频域测试阻尼

  • 振动台扫频激励-频域测试阻尼

  • 振动台定频共振激励-时域测试阻尼

2. 结果比较分析

  • 重复性:振动台扫频激励***,人为因素小。锤击法重复性差。

  • 精度:振动台扫频激励***。

  • 频率范围:压电陶瓷可用于高频阻尼测试,振动台***可测2400Hz范围内的阻尼。

  • 效率:锤击法***为方便、快捷,硬件成本也低;压电陶瓷和振动台测试阻尼的硬件成本则相当巨大,测试效率也较低。然而,振动台激励可以准确控制激振力幅和信号类型,易于准确测试和评价某些涂有阻尼减振材料的薄板结构的阻尼特性。