一種澆注型主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)的制備及阻尼增強(qiáng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料減振技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種澆注型主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)的制備及阻尼增強(qiáng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]典型的主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)自上而下分為三層，上層為約束層，中層為粘彈性層，下層為被控層，主動(dòng)約束層阻尼結(jié)構(gòu)能有效控制中低頻的振動(dòng)幅度，增加粘彈性層的剪切應(yīng)變，從而增加其耗能能力。
[0003]Baz在粘彈性層和被控層之間添加了一層壓電材料作為傳感層，利用逆壓電效應(yīng)，測(cè)量出結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)的電壓、電量、電流，經(jīng)放大反饋后來(lái)驅(qū)動(dòng)約束層，從而使約束層同時(shí)具有傳感能力和作動(dòng)能力，但忽略了傳感層的物理和幾何影響。
[0004]現(xiàn)有的主動(dòng)約束層阻尼結(jié)構(gòu)主要存在以下問(wèn)題:
1、主動(dòng)約束層阻尼結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性差，所對(duì)應(yīng)的控制策略復(fù)雜；
2、約束層、粘彈性層和被控層需要多次粘接，工作量大，粘接效果直接影響減振效果。
[0005]基于澆注而制備的主動(dòng)約束層阻尼結(jié)構(gòu)及減振測(cè)控方法還未見(jiàn)到相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種澆注型主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)的制備及阻尼增強(qiáng)方法，制備時(shí)利用改性環(huán)氧樹(shù)脂作為阻尼層將作動(dòng)材料層和傳感材料層澆注為一體，僅需簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)的阻尼增強(qiáng)，大大降低了控制系統(tǒng)難度，提高了澆注型主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高了減振效果，減小了工作量。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種澆注型主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)的制備及阻尼增強(qiáng)方法，主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)包括作動(dòng)材料層、阻尼材料層、傳感材料層和被控材料層，阻尼材料層通過(guò)U形模具使作動(dòng)材料層、傳感材料層被澆注為一體，再通過(guò)粘接被控材料層而制備出主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)，阻尼材料層采用的材料是改性環(huán)氧樹(shù)脂，被控材料層采用的材料是金屬，設(shè)定U形模具的內(nèi)寬為K、內(nèi)高為G、內(nèi)厚為H，K < G，K > H ;在控制模塊、示波器及放大器的作用下實(shí)現(xiàn)主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)的阻尼增強(qiáng)，控制模塊能實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)的幅值及相位調(diào)節(jié)，示波器可以通過(guò)傳感材料層來(lái)監(jiān)控被控材料層的阻尼增強(qiáng)效果，放大器的電壓放大倍數(shù)必須大于100，則本發(fā)明的特征如下:
作動(dòng)材料層和傳感材料層均采用鋯鈦酸鉛壓電陶瓷片，要求鋯鈦酸鉛壓電陶瓷片的壓電應(yīng)變常需控制在150~3001pC/N，鋯鈦酸鉛壓電陶瓷片的寬度控制在{Klhjmm、高度控制在{G-Shjmm、厚度控制在h2mm，其中比是邊距且h /j、于小于H，h 2< h ^
所述改性環(huán)氧樹(shù)脂是環(huán)氧樹(shù)脂與促進(jìn)劑的混合物，該混合物按重量份的配比是:環(huán)氧樹(shù)脂:促進(jìn)劑=2:1，促進(jìn)劑是2，4，6-三苯粉；
將作動(dòng)材料層、傳感材料層對(duì)稱粘貼在U形模具內(nèi)的兩端面上，作動(dòng)材料層、傳感材料層分別相對(duì)U形模具的左右兩側(cè)及底側(cè)之間距均為hi，將所述改性環(huán)氧樹(shù)脂從作動(dòng)材料層和傳感材料層的中間緩慢澆注到U形模具內(nèi)，直至所述改性環(huán)氧樹(shù)脂完全浸滿作動(dòng)材料層和傳感材料層并澆注到U形模具的上端，將澆注后的U形模具在室溫條件下固化24~48小時(shí)后再放入恒溫箱內(nèi)，恒溫箱在60°C時(shí)固化24小時(shí)后再脫模，脫模后在傳感材料層上均勻涂刷粘結(jié)劑并粘貼被控材料層，粘貼牢固后即可制備出主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)；
在傳感材料層上分別聯(lián)接控制模塊、示波器，控制模塊與放大器聯(lián)接，放大器再聯(lián)接到作動(dòng)材料層上，當(dāng)被控材料層呈壓縮狀態(tài)時(shí)，傳感材料層將采集到的壓縮信號(hào)反饋到控制模塊，控制模塊的反相電路將其反相轉(zhuǎn)換為拉伸信號(hào)，通過(guò)放大器放大后激勵(lì)作動(dòng)材料層并使作動(dòng)材料層實(shí)現(xiàn)拉伸變形，作動(dòng)材料層的拉伸變形和被控材料層的壓縮變形同時(shí)作用在阻尼材料層的上、下兩面，使阻尼材料層產(chǎn)生更大的剪切變形量，該剪切變形量能進(jìn)一步提高阻尼材料層的能量損耗并增強(qiáng)阻尼效果；
當(dāng)被控材料層呈拉伸狀態(tài)時(shí)，作動(dòng)材料層一方面起到了被動(dòng)約束的作用，同時(shí)又能進(jìn)一步增大阻尼材料的剪切變形量，該剪切變形量能進(jìn)一步提高阻尼材料層的能量損耗并增強(qiáng)阻尼效果。
[0008]由于采用如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明產(chǎn)生如下積極效果:
1、傳感材料層內(nèi)嵌在阻尼材料中，既可以采集信號(hào)，又可以監(jiān)控阻尼增強(qiáng)效果，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)。
[0009]2、傳感材料層和作動(dòng)材料層與阻尼材料層澆注為一體，三者的振動(dòng)相位是相同的，在被粘貼在被控材料層并實(shí)施阻尼增強(qiáng)時(shí)，控制模塊僅需通過(guò)對(duì)信號(hào)的相位和幅值進(jìn)行簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)就可以獲得明顯的減振效果，大大降低了控制系統(tǒng)難度，提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0010]3、將作動(dòng)材料層和傳感材料層直接與阻尼材料層澆注為一體，可以避免多層材料粘接不牢對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的不良影響，而且澆注一體化是一次成型，大大減小了工作量。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是澆注時(shí)U形模具的剖視結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0012]圖2是圖1的左剖視結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0013]圖3是主動(dòng)約束層阻尼結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0014]圖4是阻尼材料層處于拉伸狀態(tài)時(shí)的示意簡(jiǎn)圖。
[0015]圖5是阻尼材料處于壓縮狀態(tài)時(shí)的示意簡(jiǎn)圖。
[0016]上述圖中:1_作動(dòng)材料層；2_阻尼材料層；3_被控材料層；4_傳感材料層；5_控制模塊；6_放大器-J-示波器；8_U形模具。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明是一種澆注型主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)的制備及阻尼增強(qiáng)方法，本發(fā)明的主動(dòng)約束層阻尼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好，所對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)也簡(jiǎn)單，一次澆注即可成型，減振效果明顯。
[0018]下面結(jié)合技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]結(jié)合圖1-3，在本發(fā)明中主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)包括作動(dòng)材料層1、阻尼材料層2、傳感材料層4和被控材料層3，阻尼材料層通過(guò)U形模具8使作動(dòng)材料層、傳感材料層被澆注為一體，再通過(guò)粘接被控材料層而制備出主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)，阻尼材料層采用的材料是改性環(huán)氧樹(shù)脂，被控材料層采用的材料是金屬如45#鋼，設(shè)定U形模具的內(nèi)寬為K、內(nèi)高為G、內(nèi)厚為 H，K ^ G, K > Ho
[0020]結(jié)合圖3，在控制模塊5、示波器7及放大器6的作用下實(shí)現(xiàn)主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)的阻尼增強(qiáng)，控制模塊能實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)的幅值及相位調(diào)節(jié)，示波器可以通過(guò)傳感材料層來(lái)監(jiān)控被控材料層的阻尼增強(qiáng)效果，放大器的電壓放大倍數(shù)必須大于100。
[0021]