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(xiàn)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(lái)自火車(chē)車(chē)輪的尖峰和來(lái)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(guò)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(wèn)題。通過(guò)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(zhǎng)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(guò)將彈性材料插入間隙填充材料中來(lái)控制。通過(guò)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(guò)磁滯回線(xiàn)阻尼優(yōu)化振動(dòng)耗散。通過(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)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(lái)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?xún)?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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)調(diào)諧質(zhì)量阻尼過(guò)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(shuō)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(xiàn)；

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)?？棊ЬW(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(xiàn)。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(guò)f時(shí)，層將開(kāi)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(guò)量流出的問(wèn)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(guò)程的情況下隨時(shí)間控制層厚度。通過(guò)將這種設(shè)計(jì)插入在兩個(gè)工作表面之間，可以在延長(zhǎng)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(guò)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(lái)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(guò)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(méi)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(lái)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(guò)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。