一種澆注型主動約束阻尼結構的制備及阻尼增強方法，主動約束阻尼結構包括作動材料層(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U形模具(8)使作動材料層、傳感材料層被澆注為一體，再通過粘接被控材料層而制備出主動約束阻尼結構，在控制模塊(5)、示波器(6)及放大器(7)的作用下實現主動約束阻尼結構的阻尼增強，無論被控材料層是呈壓縮態還是拉伸態，均能使阻尼材料層產生更大的剪切變形量，該剪切變形量能進一步提高阻尼材料層的能量損耗并增強阻尼效果，主動約束層阻尼結構簡單、穩定性好，所對應的控制系統也簡單，一次澆注即可成型，減振效果明顯。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于材料減振
，尤其涉及到。
技術介紹
典型的主動約束阻尼結構自上而下分為三層，上層為約束層，中層為粘彈性層，下層為被控層，主動約束層阻尼結構能有效控制中低頻的振動幅度，增加粘彈性層的剪切應變，從而增加其耗能能力。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，測量出結構振動時的電壓、電量、電流，經放大反饋后來驅動約束層，從而使約束層同時具有傳感能力和作動能力，但忽略了傳感層的物理和幾何影響。現有的主動約束層阻尼結構主要存在以下問題: 1、主動約束層阻尼結構復雜、穩定性差，所對應的控制策略復雜；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。基于澆注而制備的主動約束層阻尼結構及減振測控方法還未見到相關報道。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術提供了，制備時利用改性環氧樹脂作為阻尼層將作動材料層和傳感材料層澆注為一體，僅需簡單的控制系統即可實現主動約束阻尼結構的阻尼增強，大大降低了控制系統難度，提高了澆注型主動約束阻尼結構的穩定性，提高了減振效果，減小了工作量。為實現上述專利技術目的，本專利技術采用如下技術方案: ，主動約束阻尼結構包括作動材料層、阻尼材料層、傳感材料層和被控材料層，阻尼材料層通過U形模具使作動材料層、傳感材料層被澆注為一體，再通過粘接被控材料層而制備出主動約束阻尼結構，阻尼材料層采用的材料是改性環氧樹脂，被控材料層采用的材料是金屬，設定U形模具的內寬為K、內高為G、內厚為H，K < G，K > H ;在控制模塊、示波器及放大器的作用下實現主動約束阻尼結構的阻尼增強，控制模塊能實現振動信號的幅值及相位調節，示波器可以通過傳感材料層來監控被控材料層的阻尼增強效果，放大器的電壓放大倍數必須大于100，則本專利技術的特征如下: 作動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 ^ 所述改性環氧樹脂是環氧樹脂與促進劑的混合物，該混合物按重量份的配比是:環氧樹脂:促進劑=2:1，促進劑是2，4，6-三苯粉；將作動材料層、傳感材料層對稱粘貼在U形模具內的兩端面上，作動材料層、傳感材料層分別相對U形模具的左右兩側及底側之間距均為hi，將所述改性環氧樹脂從作動材料層和傳感材料層的中間緩慢澆注到U形模具內，直至所述改性環氧樹脂完全浸滿作動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小時后再放入恒溫箱內，恒溫箱在60°C時固化24小時后再脫模，脫模后在傳感材料層上均勻涂刷粘結劑并粘貼被控材料層，粘貼牢固后即可制備出主動約束阻尼結構； 在傳感材料層上分別聯接控制模塊、示波器，控制模塊與放大器聯接，放大器再聯接到作動材料層上，當被控材料層呈壓縮狀態時，傳感材料層將采集到的壓縮信號反饋到控制模塊，控制模塊的反相電路將其反相轉換為拉伸信號，通過放大器放大后激勵作動材料層并使作動材料層實現拉伸變形，作動材料層的拉伸變形和被控材料層的壓縮變形同時作用在阻尼材料層的上、下兩面，使阻尼材料層產生更大的剪切變形量，該剪切變形量能進一步提高阻尼材料層的能量損耗并增強阻尼效果； 當被控材料層呈拉伸狀態時，作動材料層一方面起到了被動約束的作用，同時又能進一步增大阻尼材料的剪切變形量，該剪切變形量能進一步提高阻尼材料層的能量損耗并增強阻尼效果。由于采用如上所述技術方案，本專利技術產生如下積極效果: 1、傳感材料層內嵌在阻尼材料中，既可以采集信號，又可以監控阻尼增強效果，簡化了控制系統。2、傳感材料層和作動材料層與阻尼材料層澆注為一體，三者的振動相位是相同的，在被粘貼在被控材料層并實施阻尼增強時，控制模塊僅需通過對信號的相位和幅值進行簡單的調節就可以獲得明顯的減振效果，大大降低了控制系統難度，提高了控制系統的穩定性。3、將作動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控制系統產生的不良影響，而且澆注一體化是一次成型，大大減小了工作量。【附圖說明】圖1是澆注時U形模具的剖視結構示意簡圖。圖2是圖1的左剖視結構示意簡圖。圖3是主動約束層阻尼結構示意簡圖。圖4是阻尼材料層處于拉伸狀態時的示意簡圖。圖5是阻尼材料處于壓縮狀態時的示意簡圖。上述圖中:1_作動材料層；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。【具體實施方式】本專利技術是，本專利技術的主動約束層阻尼結構簡單、穩定性好，所對應的控制系統也簡單，一次澆注即可成型，減振效果明顯。下面結合技術方案對本專利技術做出進一步說明。結合圖1-3，在本專利技術中主動約束阻尼結構包括作動材料層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U形模具8使作動材料層、傳感材料層被澆注為一體，再通過粘接被控材料層而制備出主動約束阻尼結構，阻尼材料層采用的材料是改性環氧樹脂，被控材料層采用的材料是金屬如45#鋼，設定U形模具的內寬為K、內高為G、內厚為 H，K ^ G, K > Ho結合圖3，在控制模塊5、示波器7及放大器6的作用下實現主動約束阻尼結構的阻尼增強，控制模塊能實現振動信號的幅值及相位調節，示波器可以通過傳感材料層來監控被控材料層的阻尼增強效果，放大器的電壓放大倍數必須大于100。當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種澆注型主動約束阻尼結構的制備及阻尼增強方法，主動約束阻尼結構包括作動材料層(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(2)通過U形模具(8)使作動材料層(1)、傳感材料層(4)被澆注為一體，再通過粘接被控材料層(3)而制備出主動約束阻尼結構，阻尼材料層(2)采用的材料是改性環氧樹脂，被控材料層(3)采用的材料是金屬，設定U形模具(8)的內寬為K、內高為G、內厚為H，K≤G，K＞H；在控制模塊(5)、示波器(6)及放大器(7)的作用下實現主動約束阻尼結構的阻尼增強，控制模塊(5)能實現振動信號的幅值及相位調節，示波器(6)可以通過傳感材料層(4)來監控被控材料層(3)的阻尼增強效果，放大器(7)的電壓放大倍數必須大于100，其特征是：作動材料層(1)和傳感材料層(4)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變常需控制在150~3001pC/N，鋯鈦酸鉛壓電陶瓷片的寬度控制在{K?2h1}mm、高度控制在{G?2h1}mm、厚度控制在h2mm，其中h1是邊距且h1小于小于H，h2＜h1；所述改性環氧樹脂是環氧樹脂與促進劑的混合物，該混合物按重量份的配比是：環氧樹脂:促進劑=2:1，促進劑是2,4,6?三苯粉；將作動材料層(1)、傳感材料層(4)對稱粘貼在U形模具(8)內的兩端面上，作動材料層(1)、傳感材料層(4)分別相對U形模具(8)的左右兩側及底側之間距均為h1，將所述改性環氧樹脂從作動材料層(1)和傳感材料層(4)的中間緩慢澆注到U形模具(8)內，直至所述改性環氧樹脂完全浸滿作動材料層(1)和傳感材料層(4)并澆注到U形模具(8)的上端，將澆注后的U形模具(8)在室溫條件下固化24~48小時后再放入恒溫箱內，恒溫箱在60℃時固化24小時后再脫模，脫模后在傳感材料層(4)上均勻涂刷粘結劑并粘貼被控材料層(3)，粘貼牢固后即可制備出主動約束阻尼結構；在傳感材料層(4)上分別聯接控制模塊(5)、示波器(6)，控制模塊(5)與放大器(7)聯接，放大器(7)再聯接到作動材料層(1)上，當被控材料層(3)呈壓縮狀態時，傳感材料層(4)將采集到的壓縮信號反饋到控制模塊(5)，控制模塊(5)的反相電路將其反相轉換為拉伸信號，通過放大器(7)放大后激勵作動材料層(1)并使作動材料層(1)實現拉伸變形，作動材料層(1)的拉伸變形和被控材料層(3)的壓縮變形同時作用在阻尼材料層(2)的上、下兩面，使阻尼材料層(2)產生更大的剪切變形量，該剪切變形量能進一步提高阻尼材料層(2)的能量損耗并增強阻尼效果；當被控材料層(3)呈拉伸狀態時，作動材料層(1)一方面起到了被動約束的作用，同時又能進一步增大阻尼材料的剪切變形量，該剪切變形量能進一步提高阻尼材料層(2)的能量損耗并增強阻尼效果。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：樊寧波，任偉偉，李宏偉，
申請(專利權)人：中國船舶重工集團公司第七二五研究所，
類型：發明
國別省市：河南;41
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