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粘弹阻尼减振降噪材料的阻尼性能及约束阻尼结构研究

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粘弹阻尼减振降噪材料的阻尼性能及约束阻尼结构研究

发布日期:2016-09-08 作者: 点击:

  青岛市地质条件较为复杂,总体上地基属于岩浆岩(花岗岩)型硬路基结构,使得地铁运营时的振动和噪声相比其它城市的软路基而言要强烈得多。针对这一问题,本文研究了一种粘弹阻尼材料,并将约束阻尼减振降噪机理引入轨道交通,主要研究内容及结果如下:

  第一,动态粘弹谱仪(DMA)研究提示出粘弹阻尼材料的硬段种类、硬段含量和频率、温度、气泡等是影响其阻尼损耗因子、损耗模量、储能模量等阻尼性能的主要因素。通过调节粘弹性阻尼材料的硬段种类及含量可以调整阻尼损耗因子峰值及阻尼温域。随预聚物硬段含量的增加,试样的峰值温度逐渐升高,阻尼损耗因子略微下降,但阻尼温域变宽。阻尼材料在5Hz、33.3Hz和50Hz三个频率下的阻尼损耗因子变化规律显示,阻尼损耗因子随着温度升高呈现先增长后下降的现象;随着频率的增大,损耗因子的峰值点向高温移动,损耗因子的峰值趋于增大,阻尼温域也在加宽。粘弹材料的损耗因子在-80℃~10℃范围内随着温度的升高材料的损耗因子由0.1上升到Z大值0.75,在10℃~50℃范围内随着温度的升高损耗因子下降到0.45,在50℃~100℃范围内保持0.45的稳定值,呈现先增大后减小的趋势。气泡的存在会使得材料的阻尼损耗因子峰值向低温区域偏移,但Z大阻尼损耗因子并未有明显变化,脱泡后的阻尼材料损耗因子峰值会向高温移动,但峰值变化不大。

  第二,约束阻尼结构复合阻尼性能影响因素研究,包括阻尼层厚度、不同阻尼材料对阻尼结构的影响。研究结果表明:约束阻尼结构层与层之间结合越密实,复合损耗因子越高,减振效果越优。在一阶、二阶和三阶频率,相比于50%密实的结构,100%密实结构的一阶、二阶和三阶频率复合损耗因子分别提高了0.1293、0.04347和0.00645。约束阻尼结构在1Hz-1000Hz频率范围内具有优异的减振性能,并且涂层越薄,其减振效果越好。与无阻尼结构、环氧树脂约束阻尼结构和粘弹性约束阻尼结构相比,在一阶、二阶和三阶频率下,粘弹性阻尼结构的复合损耗因子分别是无阻尼结构和环氧树脂阻尼结构的7~22倍,粘弹性阻尼结构具有Z优的复合阻尼性能。在3.15Hz-3150Hz频率范围内,粘弹性阻尼结构减振性能Z好。在200Hz时,粘弹性阻尼结构振动加速度级为47.532dB,相比环氧树脂结构降低了2.81dB,相比于环氧基阻尼结构降低了4.048dB,相比于无阻尼结构降低了7.681dB。

  粘弹性阻尼结构振动衰减Z迅速,且持续时间短。由复合结构的时域波形可以得出,粘弹阻尼结构Z大振幅仅为为269.402 mm/s2,比无阻尼结构和环氧树脂结构要小,且振动衰减迅速,持续时间仅为0.03s。

  第三,粘弹性阻尼材料基材处理系统的粘结性能研究,包括表观质量和温湿度对粘结性的影响。研究结果表明:Qtech-112基材处理系统对混凝土表面的缺陷具有良好的封闭作用;与混凝土的附着力随温度升高而升高,分别可达到6.13MPa、6.83MPa和6.39MPa;与混凝土的附着力随湿度变化较复杂,Q-1和Q-2对混凝土的附着力随环境湿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对混凝土附着力则随着湿度的增加持续升高,可达7.15MPa。

  通过上述试验研究和理论分析,为进行岩浆岩型硬路基结构的减振降噪问题提供了理论依据。


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