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粘彈阻尼減振降噪材料的阻尼性能及約束阻尼結構研究

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粘彈阻尼減振降噪材料的阻尼性能及約束阻尼結構研究

發布日期:2016-09-08 作者: 點擊:

  青島市地質條件較為復雜,總體上地基屬于巖漿巖(花崗巖)型硬路基結構,使得地鐵運營時的振動和噪聲相比其它城市的軟路基而言要強烈得多。針對這一問題,本文研究了一種粘彈阻尼材料,并將約束阻尼減振降噪機理引入軌道交通,主要研究內容及結果如下:

  第一,動態粘彈譜儀(DMA)研究提示出粘彈阻尼材料的硬段種類、硬段含量和頻率、溫度、氣泡等是影響其阻尼損耗因子、損耗模量、儲能模量等阻尼性能的主要因素。通過調節粘彈性阻尼材料的硬段種類及含量可以調整阻尼損耗因子峰值及阻尼溫域。隨預聚物硬段含量的增加,試樣的峰值溫度逐漸升高,阻尼損耗因子略微下降,但阻尼溫域變寬。阻尼材料在5Hz、33.3Hz和50Hz三個頻率下的阻尼損耗因子變化規律顯示,阻尼損耗因子隨著溫度升高呈現先增長后下降的現象;隨著頻率的增大,損耗因子的峰值點向高溫移動,損耗因子的峰值趨于增大,阻尼溫域也在加寬。粘彈材料的損耗因子在-80℃~10℃范圍內隨著溫度的升高材料的損耗因子由0.1上升到Z大值0.75,在10℃~50℃范圍內隨著溫度的升高損耗因子下降到0.45,在50℃~100℃范圍內保持0.45的穩定值,呈現先增大后減小的趨勢。氣泡的存在會使得材料的阻尼損耗因子峰值向低溫區域偏移,但Z大阻尼損耗因子并未有明顯變化,脫泡后的阻尼材料損耗因子峰值會向高溫移動,但峰值變化不大。

  第二,約束阻尼結構復合阻尼性能影響因素研究,包括阻尼層厚度、不同阻尼材料對阻尼結構的影響。研究結果表明:約束阻尼結構層與層之間結合越密實,復合損耗因子越高,減振效果越優。在一階、二階和三階頻率,相比于50%密實的結構,100%密實結構的一階、二階和三階頻率復合損耗因子分別提高了0.1293、0.04347和0.00645。約束阻尼結構在1Hz-1000Hz頻率范圍內具有優異的減振性能,并且涂層越薄,其減振效果越好。與無阻尼結構、環氧樹脂約束阻尼結構和粘彈性約束阻尼結構相比,在一階、二階和三階頻率下,粘彈性阻尼結構的復合損耗因子分別是無阻尼結構和環氧樹脂阻尼結構的7~22倍,粘彈性阻尼結構具有Z優的復合阻尼性能。在3.15Hz-3150Hz頻率范圍內,粘彈性阻尼結構減振性能Z好。在200Hz時,粘彈性阻尼結構振動加速度級為47.532dB,相比環氧樹脂結構降低了2.81dB,相比于環氧基阻尼結構降低了4.048dB,相比于無阻尼結構降低了7.681dB。

  粘彈性阻尼結構振動衰減Z迅速,且持續時間短。由復合結構的時域波形可以得出,粘彈阻尼結構Z大振幅僅為為269.402 mm/s2,比無阻尼結構和環氧樹脂結構要小,且振動衰減迅速,持續時間僅為0.03s。

  第三,粘彈性阻尼材料基材處理系統的粘結性能研究,包括表觀質量和溫濕度對粘結性的影響。研究結果表明:Qtech-112基材處理系統對混凝土表面的缺陷具有良好的封閉作用;與混凝土的附著力隨溫度升高而升高,分別可達到6.13MPa、6.83MPa和6.39MPa;與混凝土的附著力隨濕度變化較復雜,Q-1和Q-2對混凝土的附著力隨環境濕度的增加先升高后降低,先升高到7.27MPa和6.20MPa,而后降低到5.78MPa、4.38MPa,而Q-3對混凝土附著力則隨著濕度的增加持續升高,可達7.15MPa。

  通過上述試驗研究和理論分析,為進行巖漿巖型硬路基結構的減振降噪問題提供了理論依據。


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