粘弹性阻尼材料减振技术及其在桥梁中的应用_曾志斌.pdfVIP

第2 3 卷 , 第5 期 　　　　 　　　　　中 国 铁 道 科 学 Vol23 No5 　 2 0 0 2 年 1 0 月 　　　　　　　　 　CHINA RAILWAY SCIENCE October , 2002 　 文章编号 :(2002) 粘弹性阻尼材料减振技术及其在桥梁中的应用 曾志斌 , 史永吉 (铁道科学研究院 铁建所 , 北京 　100081) 　　摘 　要 : 粘弹性阻尼材料作为一种高分子聚合物材料 , 同时具有粘性液体和弹性固体的性质 , 具有耗能减 振作用 。随着环境温度的升高和变形频率的减小 , 粘弹性阻尼材料的贮能剪切模量和损耗因子减小 。应变幅值 的变化对粘弹性阻尼材料的力学性能无显著影响 。当应变幅值较小时 , 加载循环次数对粘弹性材料动力特性的 影响较小 。阐述了许多学者对粘弹性阻尼器的应力应变关系提出的计算模型 。粘弹性阻尼器通过改变桥梁结构 的频率和阻尼比来达到减振 目的。通过在上承式钢板梁上的工程实践应用 , 证明粘弹性阻尼材料能够有效地控 制桥梁结构的振动 。 　　关键词 : 粘弹性阻尼材料 ; 振动控制 ; 桥梁 　　中图分类号 : U4413 　　文献标识码 : A 指其玻璃态转变区与使用温度相重合的聚合物材 1 　前 　言 料 , 其动态力学性能随温度和频率的变化曲线如图 1 所示 。粘弹性阻尼材料同时具有某些粘性液体和 　　随着列车速度的提高 , 既有铁路桥梁振动的问 弹性固体的特性 。众所周知 , 弹性材料虽然能够贮 题引起了各方面的重视 , 特别是当快速列车通过 存能量 , 但是不能耗散能量 , 相反 , 粘性液体具有 时 , 桥梁的横向振幅过大 , 已严重威胁行车安全 。 耗散能量的本领 , 然而却不能贮存能量 , 因此只有 利用粘弹性阻尼器来减振作为一种有效的结构 介于粘性液体和弹性固体之间的粘弹性材料才能二 被动控制方法 , 已经有二十多年的历史[ 1] , 但将粘 者兼备 。在受到交变应力作用产生变形时 , 部分能 弹性阻尼器应用于桥梁结构的振动控制 , 国内外的 量象位能那样贮存起来 , 另一部分能量则被耗散转 实例很少 。本文介绍了粘弹性阻尼材料的动态力学 化成热能 。这种能量的耗损或转化表现为机械阻 性能 , 以及环境温度 、变形频率 、应变幅值和加载 尼 , 具有振动阻尼的作用 。 次数对贮能剪切模量和损耗因子的影响 , 分析了粘 弹性阻尼器的减振原理 , 并通过在京广上行线上承 式钢板梁上的实际应用 , 证明粘弹性阻尼器对控制 桥梁结构振动的有效性 。近年来 , 粘弹性阻尼材料 因其较高的耗能能力和经济实用而受到广泛应用 。 2 　粘弹性阻尼材料的动态力学性能[2 ] 　　粘弹性阻尼材料一般都为高分子聚合物材料 , 图 1 　粘弹性阻尼材料的动态力学性能 其阻尼系数都比较大 , 大部分在 01～20 之间 , 有 随温度和频率变化的典型曲线 些甚至更高 。当聚合物 由玻璃态转变成高弹态时 , 在玻璃态转变温度 Tg 附近 ( 即玻璃态转变区) 具 　　粘弹性阻尼材料的动态力学性能不同于弹性材 有很大的阻尼 。通常所称的粘弹性阻尼材料也就是 　收稿 日期