粘滯阻尼材料及其阻尼器的性能研究.pdf

1、粘滯流體阻尼器被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制，是一種重要的、性能優(yōu)良的消能減振裝置，能夠有效地消減結(jié)構(gòu)在地震和風(fēng)荷載作用下的振動(dòng)響應(yīng)，確保結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。粘滯流體阻尼器的耗能主要靠阻尼介質(zhì)的內(nèi)摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)，阻尼介質(zhì)的性能對(duì)阻尼器的耗能能力有很大影響。目前國(guó)內(nèi)對(duì)阻尼介質(zhì)的研究還很欠缺，結(jié)合粘滯流體阻尼器對(duì)阻尼介質(zhì)的選用要求，研制開(kāi)發(fā)了一種新型的粘滯阻尼材料。
　　本文首先提出了合成新材料的原理及方法，制備出一個(gè)系列的粘滯阻尼材料;再對(duì)材

2、料的基本性能進(jìn)行表征，分別研究了材料的粘度、粘溫性、剪切性能以及動(dòng)態(tài)性能;然后利用紅外光譜對(duì)材料的熱穩(wěn)定性進(jìn)行分析研究;最后通過(guò)測(cè)試粘滯流體阻尼器的動(dòng)力學(xué)性能，研究并評(píng)價(jià)新材料的實(shí)際應(yīng)用效果。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)制備不同硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)的粘滯阻尼試樣D1～D5，硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為26.2％、32.5％、36.6％、42.3％、50.2％。粘度是粘滯阻尼材料最重要的性能表征。通過(guò)粘度測(cè)試發(fā)現(xiàn)，硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，試樣的粘度越大;

3、溫度對(duì)粘度的影響表明，溫度升高，粘度下降，當(dāng)溫度從10℃升至90℃，粘度下降率為92％、93％、93％、90％、90％;用粘溫系數(shù)表示粘滯阻尼的粘溫性發(fā)現(xiàn):D1～D5的粘溫系數(shù)為0.58、0.59、0.57、0.48、0.43，硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，粘溫系數(shù)越小，粘度隨溫度變化越小;通過(guò)剪切速率與剪切應(yīng)力的關(guān)系確定粘滯阻尼材料的本構(gòu)關(guān)系式τ=k(γ)n，D5的硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，k值最大，粘度最大;D1、D3、D5的n值均小于1，屬于剪切稀化

4、流體，但D5的n值最大，剪切稀化現(xiàn)象最不明顯。
　　(2)頻率、溫度和硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)粘滯阻尼材料的動(dòng)態(tài)性能有影響。頻率增大，儲(chǔ)能模量、損耗模量增大，復(fù)數(shù)粘度減少，損耗因子先增大后減少;溫度升高，儲(chǔ)能模量、損耗模量和復(fù)數(shù)粘度減少，損耗因子先減少后增大;硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，儲(chǔ)能模量、損耗模量和復(fù)數(shù)粘度增大，損耗因子減少。
　　(3)粘滯阻尼材料屬于高分子聚合物，其化學(xué)性能受溫度的影響很大。D1～D5粘滯阻尼材料經(jīng)熱失重實(shí)驗(yàn)后，發(fā)生

5、氧化和失重現(xiàn)象，硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的，失重率較小。通過(guò)紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)，硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)增多，氫鍵化基團(tuán)增多;經(jīng)過(guò)48小時(shí)的熱老化實(shí)驗(yàn)后，氫鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增多，分子結(jié)構(gòu)結(jié)合更緊密，粘度變大。
　　(4)粘滯流體阻尼器的動(dòng)力學(xué)性能能夠真實(shí)地反應(yīng)粘滯阻尼材料的耗能能力。以D1、D3、D5為阻尼介質(zhì)制備雙出桿型流體阻尼器，研究激振頻率、位移幅值以及阻尼介質(zhì)的粘度等因素對(duì)阻尼器動(dòng)力性能的影響。阻尼器在振動(dòng)時(shí)可得到橢圓形的阻尼力一位移滯回曲線，激振頻