木质阻尼复合结构中填充多孔材料的隔声性能分析

【目的】利用吸声材料的吸声降噪机制、隔声材料的隔声降噪机制和阻尼材料的阻尼降噪机制,将3种降噪材料以一定形式复合,获得一种兼具吸声、隔声和阻尼性能的新型木质阻尼复合隔声材料,以改善木质材料隔声性能,拓宽木质材料和阻尼材料的应用范围。【方法】先将中密度纤维板(MDF)与橡胶材料在压板温度100 ℃、单位压力3 MPa、加压时间10 min、涂胶量64 g ·m^-2 的工艺条件下进行复合,再利用白乳胶将获得的木质阻尼复合材料与吸声材料粘接,采用小混响室-消声箱法测试复合结构隔声性能,探讨中密度纤维板(MDF)厚度、多孔材料厚度、填充方式、多孔材料种类和阻尼结构等因素对隔声性能的影响。【结果】木质阻尼复合结构中填充聚酯纤维、玻璃纤维和三聚氰胺吸声棉3种不同多孔吸声材料时,在整个频率段,3条隔声性能曲线趋于一致,区别不明显,从减轻复合结构质量及环保角度出发,选择三聚氰胺吸声棉作为填充多孔材料。多孔材料填充方式(BB:利用白乳胶将多孔材料直接粘贴在上下表板上,不含空气层;UU:多孔材料与上下表板不粘接,通过一定厚度空气层分离;BU:多孔材料一侧粘贴在上表板上,另一侧与下表板通过空气层分隔)对复合结构隔声性能具有较大影响,其中BU结构的隔声性能较优。吸声材料与空气层相配合,在不增加复合结构厚度和质量的前提下,可有效提高复合结构的隔声性能,当吸声材料填满空腔时,反而不利于复合结构隔声性能的提高。多孔材料与空气层阻抗不匹配,会增加声波传播途径,声能被损耗。在最佳填充结构的基础上,随着多孔材料厚度从5 mm增加到15 mm,复合结构的隔声性能增加。在低频,共振频率处的隔声性能增加;在临界频率处,多孔材料厚度增加,抑制复合材料的吻合效应,吻合谷变浅,隔声性能增加。MDF厚度增加,复合结构的面密度和刚度增大,可增加复合结构中低频的隔声性能。阻尼结构设计对复合结构隔声性能具有很大影响,自由阻尼结构的耗散能量较小,特别是低频减振效果较差;约束阻尼结构受到振动时,约束层的伸长远远小于黏弹性阻尼层,约束层会阻碍阻尼层的伸长运动;当阻尼层受到压缩时,约束层又会阻碍阻尼层的压缩变形。在阻尼层内除产生拉压变形外,还会产生剪切变形,从而起到比自由阻尼处理更大的耗散振动能作用,阻尼降噪能力更强,可更有效抑制复合结构的共振频率及吻合效应。【结论】表板厚度为6 mm,约束阻尼结构,多孔材料的填充形式为BU结构,填充10 mm三聚氰胺吸声棉和 5 mm 空气层,复合结构的隔声性能较优。

木质变摩擦阻尼器滞回性能的试验研究与理论分析

基于对摩擦阻尼器材料及构造的改进,研制了一种木质变摩擦阻尼器。对9个不同参数的木质变摩擦阻尼器试件进行了低周反复荷载试验,研究了阻尼器的滞回性能,分析了摩擦块的坡度、螺栓预紧力等因素对阻尼器耗能性能的影响。根据木质变摩擦阻尼器的构造特点及工作原理,建立了其力学分析模型,确定了适用于该摩擦阻尼器的滞回规则和相应的滞回模型,并利用试验数据对滞回模型进行了验证。研究结果表明:木质变摩擦阻尼器的输出力在大变形时显著提升,滞回曲线较为饱满,具有分阶段耗能的特点,表现出稳定且良好的耗能性能;木质变摩擦阻尼器的耗能能力与木质摩擦块坡度和螺栓预紧力呈正相关。建立的滞回模型能较准确地反映木质变摩擦阻尼器的工作性能,理论与试验滞回曲线吻合较好。