本發(fā)明涉及一種用于耦合在振動(dòng)物體上的固體間隙填充材料的薄層，其增強(qiáng)小振幅(<1μm)振動(dòng)的耦合并為強(qiáng)力振動(dòng)提供磁滯回線阻尼、以及當(dāng)振動(dòng)力大于間隙填充材料的塑性流動(dòng)屈服值時(shí)控制其厚度、粘彈性和粘塑性的技術(shù)。

背景技術(shù)：

間隙填充材料如蜂蠟等被廣泛用于將振動(dòng)傳感器固定到測(cè)量表面上，以確保振動(dòng)傳遞到傳感器。為此，需要控制間隙填充層的厚度。此外，通常的間隙填充材料如蜂蠟等在一個(gè)或多個(gè)振蕩周期中在壓縮力下，會(huì)趨向于從接觸界面蠕變或流出。這可能導(dǎo)致安裝松動(dòng)并且可能妨礙該層的振動(dòng)耦合功能。

除了在測(cè)量中的應(yīng)用，振動(dòng)物體上安裝的振動(dòng)阻尼系統(tǒng)還可能需要一些間隙填充材料用于傳遞振動(dòng)，以增強(qiáng)阻尼器的性能，并且防止振動(dòng)物體和振動(dòng)阻尼系統(tǒng)之間的沖擊，以避免噪聲產(chǎn)生。然而，其受到如上所述的厚度減小的限制。間隙填充材料的短壽命限制了其應(yīng)用。

特別是在鐵路軌道中，即使高頻(100～5000hz)的振動(dòng)幅度小到微米級(jí)，來自火車車輪的尖峰和來自軌道的滾動(dòng)噪聲的大噪聲仍然會(huì)輻射。對(duì)于鐵路阻尼器而言，間隙填充層應(yīng)用的常規(guī)方法不控制界面厚度。薄層難以處理并且不能為粗糙表面提供足夠的連接表面積，而厚層由于壓縮安裝力會(huì)在界面間隙的邊緣產(chǎn)生連續(xù)溢出。這種過程需要數(shù)小時(shí)或數(shù)天，直到兩個(gè)表面彼此接觸。

現(xiàn)有的間隙填充技術(shù)不能控制耦合層的厚度，這是由于強(qiáng)的安裝力使得層更薄和更薄，直到兩個(gè)界面對(duì)象彼此接觸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是一種具有厚度控制的振動(dòng)耦合層，從而解決了上述問題。通過將這種層插入振動(dòng)表面和振動(dòng)控制裝置之間，可以在延長的時(shí)間段內(nèi)保持振動(dòng)耦合層的工作效率，從而保持振動(dòng)控制。除了上述作為振動(dòng)耦合層的應(yīng)用之外，本發(fā)明還可以用作緩沖層以改變總體動(dòng)態(tài)特性。

本發(fā)明是在壓縮界面和厚度控制技術(shù)下使用的間隙填充材料的耦合阻尼薄層。層的厚度建議通過將彈性材料插入間隙填充材料中來控制。通過選擇彈性材料的適當(dāng)剛度和間隙填充材料的粘度，可以控制層的動(dòng)態(tài)特性以通過磁滯回線阻尼優(yōu)化振動(dòng)耗散。通過將諸如織帶等的彈性材料插入間隙填充材料中，可以在不妨礙間隙填充過程的情況下控制在壓縮界面處的間隙填充層的厚度。可選地，彈性材料可以是在不同振動(dòng)方向具有不同彈性性質(zhì)的織造或非織造織物層，使得層的兩個(gè)正交剪切方向的彈性性質(zhì)可以不同。

厚度控制解決了傳統(tǒng)振動(dòng)耦合層在連續(xù)壓縮力下的松動(dòng)問題，同時(shí)高頻下的跨越兩個(gè)工作表面的間隙填充性和剛性連接能夠得以保持。因此，本發(fā)明提高了壓縮/張力方向上的振動(dòng)耦合功能。

間隙填充材料的耦合阻尼薄層的發(fā)明可以提供粘合力。本發(fā)明能夠容易地安裝在振動(dòng)物體和待安裝在振動(dòng)物體上的裝置的表面之間。通過施加強(qiáng)壓縮力以確保間隙填充材料的塑性流動(dòng)。在安裝過程中，薄層間隙填充材料被壓縮以填充兩個(gè)界面表面的任何較小的不匹配。在通常工作狀態(tài)下，測(cè)量表面的振動(dòng)顯著低于耦合層的屈服點(diǎn)，因此耦合層看起來是用于振動(dòng)測(cè)量的良好耦合的剛性連接。

然而，本發(fā)明還可以在剪切、壓縮或拉伸方向上用作阻尼層，以優(yōu)化振動(dòng)控制系統(tǒng)的總體動(dòng)態(tài)特性并增強(qiáng)總體能量耗散。本發(fā)明通過在振動(dòng)力大于間隙填充材料的塑性流動(dòng)屈服值時(shí)，通過變形循環(huán)在層處的滯后阻尼引入在耦合界面處的附加耗散，來提高所有振動(dòng)阻尼器的性能。它可以特別地用于調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其中通過調(diào)諧質(zhì)量阻尼過程放大小振幅振動(dòng)，并且使耦合反作用力強(qiáng)于用于滯環(huán)回路阻尼的間隙填充材料的塑性流動(dòng)屈服值。

附圖說明

附圖示出了本發(fā)明的一些可能的布置，而本發(fā)明的其它實(shí)施例是可能的。附圖的特殊性不應(yīng)取代本發(fā)明的前述描述的一般性。

圖1示出了本發(fā)明的橫截面視圖(物件100)；

圖2示出了本發(fā)明的頂視圖(物件100)；

圖3顯示了剪切方向上負(fù)載-位移關(guān)系的典型磁滯回線；

圖4示出了本發(fā)明在調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(單個(gè)振蕩質(zhì)量)中的應(yīng)用；

圖5示出了本發(fā)明在調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(多個(gè)振蕩質(zhì)量)中的應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明包括插入到間隙填充材料中的彈性材料，例如圖1和圖2所示的。物件101表示彈性材料，例如網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的織帶。物件102表示間隙填充材料。將物件101插入物件102以形成耦合阻尼薄層的總體結(jié)構(gòu)(物件100)。織帶網(wǎng)形成薄層的主要結(jié)構(gòu)，以便將附接的間隙填充材料的壓縮限制到有限的厚度。另一方面，間隙填充材料用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)耦合和動(dòng)態(tài)特性的主要功能。插入的彈性材料的彈性性質(zhì)允許在各個(gè)方向上傳遞剪切力和壓縮力。繼承了間隙填充材料的物理性質(zhì)，該設(shè)計(jì)也能夠引導(dǎo)剪切流動(dòng)。

圖3中示出了剪切方向上的負(fù)載-位移關(guān)系的典型的磁滯回線。對(duì)于小于f的給定力，耦合阻尼薄層(物件100)用作彈性材料并且被壓縮。當(dāng)力超過f時(shí)，層將開始流動(dòng)。然后，當(dāng)力減小時(shí)，它將變回彈性的并被恢復(fù)。

將彈性材料插入間隙填充層解決了耦合材料過量流出的問題。彈性材料(例如織帶)提供約束以限制間隙填充材料的流出，并且有助于在不妨礙間隙填充材料的間隙填充過程的情況下隨時(shí)間控制層厚度。通過將這種設(shè)計(jì)插入在兩個(gè)工作表面之間，可以在延長的時(shí)間段內(nèi)維持振動(dòng)耦合層的工作效率并且因此保持振動(dòng)控制。

除了在壓縮/拉伸方向上作為振動(dòng)表面和振動(dòng)控制裝置之間的振動(dòng)耦合層的應(yīng)用之外，本發(fā)明還可以用作緩沖層以改變總體動(dòng)態(tài)特性。例如，當(dāng)其用于調(diào)諧質(zhì)量阻尼器中時(shí)，間隙填充材料的塑性流動(dòng)或粘性流動(dòng)性質(zhì)可允許額外的能量耗散，并且因此優(yōu)化和增強(qiáng)振蕩周期中的能量耗散。

第一實(shí)施例示出了本發(fā)明在圖4中具有單個(gè)振蕩質(zhì)量的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器中的應(yīng)用，其中耦合阻尼層在用于不同功能的不同接口處集成到諸如調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的振動(dòng)阻尼器中。整個(gè)組件(物件200)示出了將修改的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器應(yīng)用于振動(dòng)表面。物件201表示施加的耦合阻尼薄層，主要用于作為振動(dòng)耦合層的第一功能，以增強(qiáng)從振動(dòng)表面到振動(dòng)控制裝置，即該示例中的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的振動(dòng)傳播。物件202表示將調(diào)諧質(zhì)量阻尼器安裝到振動(dòng)表面。安裝可以是磁性的，夾緊的或通過其他方式。物件203表示另一耦合阻尼薄層，主要用于第二功能來作為阻尼層，以修改和優(yōu)化調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的總體動(dòng)態(tài)特性。物件204和物件205表示調(diào)諧質(zhì)量阻尼器設(shè)計(jì)的彈性材料和振蕩質(zhì)量。物件201和物件203可以被單獨(dú)優(yōu)化以用于預(yù)期目的。

第二實(shí)施例示出了本發(fā)明在具有圖5中的多個(gè)振蕩質(zhì)量的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器中的應(yīng)用，其中多個(gè)振蕩質(zhì)量被包括在不同方向上，而不是如圖4中使用單個(gè)振蕩質(zhì)量。物件301表示應(yīng)用的耦合阻尼薄層，主要用于第一功能作為振動(dòng)耦合層，以增強(qiáng)從振動(dòng)表面到調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的振動(dòng)傳播。物件302表示將調(diào)諧質(zhì)量阻尼器安裝到振動(dòng)表面。安裝可以是磁性的，夾緊的或通過其他方式。物件303表示另一耦合阻尼薄層，主要用于第二功能作為阻尼層以修改和優(yōu)化調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的總體動(dòng)態(tài)特性。物件304和物件305表示調(diào)諧質(zhì)量阻尼器設(shè)計(jì)的彈性材料和多個(gè)振蕩質(zhì)量。物件301和物件303可以被單獨(dú)地優(yōu)化以用于預(yù)期目的。

如圖5所示，本發(fā)明可以應(yīng)用在調(diào)諧質(zhì)量阻尼器中以改變阻尼器的總體動(dòng)態(tài)特性。物件303示出了修改的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器在振動(dòng)表面上的應(yīng)用，而物件304和物件305表示調(diào)諧質(zhì)量阻尼器設(shè)計(jì)的彈性材料和振動(dòng)質(zhì)量?？紤]沒有阻尼層物件303的原始調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)，盡管調(diào)諧質(zhì)量阻尼器在自由振動(dòng)表面的共振頻率下工作非常有效，但來自阻尼系統(tǒng)的共振頻率可能妨礙調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的整體性能。通過將阻尼層物件303應(yīng)用和優(yōu)化到調(diào)諧質(zhì)量阻尼器設(shè)計(jì)，可以微調(diào)調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)的總體動(dòng)態(tài)特性以實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。

因此，在介紹了幾個(gè)實(shí)施例之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，不同的改動(dòng)、另外的結(jié)構(gòu)、等同物，都可以被使用而不會(huì)背離本發(fā)明的本質(zhì)。相應(yīng)的，以上的描述不應(yīng)該被視為對(duì)所附的權(quán)利要求所確定的本發(fā)明范圍的限制。