雨雲號衛星

[拼音]:zuni

[英文]:damping

阻礙物體作相對運動,並把運動的能量轉變為熱能的一種物理效應。內阻尼是指材料內部的阻尼。它是當振動的物體發生形變時,在材料內部出現的應力應變的弛豫現象(應變落後於應力的變化)。阻尼材料被廣泛應用於噪聲控制和隔聲、隔振等技術上。

阻尼的度量,以振動系統每振動一個週期所損失的能量W′與總的振動能量W 的比值定為ψ或2πη。ψ 稱為阻尼容量,η稱為損耗因數,ψ、η都是無量綱量。η表示在一個弧度中平均損失的能量與總能量的比值。相應於一個彈性體動態楊氏彈性模量唕的虛部:

唕=E′(1+jη)=E′+jηE′=E′+jE〃

阻尼也可以用其它量表示,各種阻尼量度的關係如下:

式中ξ為阻尼比(C/Cc);C為粘性阻尼係數,是阻尼力與振動速度之比;Cc為臨界阻尼係數,發生振動所能容許的最大粘性阻尼係數;fn為固有頻率;T60為混響時間,即衰變60分貝所需的時間;墹 為衰變常數,即每秒鐘衰變的分貝數;δ為對數減縮率,第一週振幅與第二週振幅之比的自然對數;b為半功率頻帶相對寬度,無量綱量;Q為共振放大值,共振時的振動幅值與低頻幅值之比。

不同材料有不同的內阻尼,大多數金屬的η的數量級為10-4,木材為10-2~10-3,軟橡皮為10-1~10-2。因此金屬板容易激發振動並輻射噪聲,木材則較差,軟橡皮就更差了。η值一般與頻率無關。在常溫下,30~500赫範圍內 η接近常數。日常生活所以感到高頻振動容易衰減,是由於單位時間的振動衰變與fη的乘積成正比,如在建築物中高頻固體聲的衰變遠較中、低頻的為快,傳播距離也短。

在金屬板上,牢固地粘附高阻尼材料層,則因阻尼的作用將有效地消耗金屬板的振動能量,所以,粘附阻尼層是一種減振降噪的有效措施。

帶有阻尼層的金屬板的損耗因數η的計算公式為:

式中α為E2/E1,β為H2/H1,α和β分別表示阻尼層與金屬板的楊氏彈性模量比和厚度比;η2為阻尼層的損耗因數。公式表明,β>>1時,η→η2;β不太大時,η不僅與η2有關,而且與η2E2的乘積有關。因此高阻尼的材料不僅要有高的損耗因數,而且要有較高的楊氏彈性模量。此外優良的阻尼材料還必須比重小、耐溫和與金屬板有較好的粘附性。阻尼層的厚度,一般應以金屬板厚1~4倍為宜,過小則阻尼層的形變小,不能充分發揮阻尼作用,過大也並不能顯著增加阻尼作用。η/η2與H2/H1和E2/E1都有關(見圖)。

上述是阻尼結構的普通形式,稱為自由阻尼層結構。為了更有效地發揮阻尼層的作用,還採用以下一些結構形式:

(1)間隔阻尼層結構,是在阻尼層與金屬板之間增加能牢固保持共同工作而質輕的間隔層(一般採用剛性蜂窩結構),目的是增加阻尼層的形變;

(2)約束阻尼層結構,是在自由阻尼層的外側再粘附一層極薄的金屬箔層,金屬箔層起到約束阻尼層的作用,以增加阻尼層的切形變,H3:H2:H1的厚度比可以小到1:1:10;

(3)間隔約束阻尼層結構,即在約束阻尼層與金屬板之間再加一層間隔層,兼具上述兩種優點。這些阻尼結構的共同特點是以較小的阻尼層發揮較大的作用,以達到減輕結構重量和節約材料的目的。對於某種特殊要求,則要從頻率與溫度範圍進行專門的設計。

參考書目

L. L. Beranek, NoiseandVibrationControl,McGraw-Hill Inc., New York,1971.

參考文章

空氣阻尼和電動式時間繼電器主要結構怎樣?電氣技術