批準號 |
50608025 |
項目名稱 |
阻尼增強混凝土與高阻尼自減振結構 |
項目類別 |
青年科學基金項目 |
申請代碼 |
E0806 |
項目負責人 |
劉鐵軍 |
負責人職稱 |
教授 |
依托單位 |
哈爾濱工業大學 |
研究期限 |
2007-01-01 至 2009-12-31 |
支持經費 |
28(萬元) |
本課題研究較大幅度提高混凝土阻尼并同時改善混凝土性能的途徑、機理和效果,發展高阻尼減振結構,實現無控制裝置的結構自減振目標。.通過微觀試驗,研究纖維、高阻尼聚合物乳液及其表面改性技術增強混凝土材料阻尼和改善混凝土性能的機理;研制開發三點彎曲大尺寸梁式材料阻尼測試裝置,突破混凝土材料阻尼準確定量測試的瓶頸;通過阻尼增強混凝土的實際阻尼測試,研究纖維、高阻尼聚合物乳液等復合阻尼增強材料及其表面改性技術增強混凝土阻尼的效果,還通過物理力學試驗,研究阻尼增強材料對混凝土及其配筋構件抗沖擊、早期收縮、抗滲、抗凍等性能影響或改善的效果;建立阻尼增強混凝土的本構關系,提出由材料本構關系出發建立多高層混凝土結構阻尼矩陣、分析預測混凝土結構振型阻尼比與減振效果的方法,進行阻尼增強混凝土框架結構的振動臺試驗,驗證結構減振效果和分析方法。力爭建立高阻尼自減振混凝土結構的混凝土材料阻尼改性、設計和實現方法。
通過提高混凝土材料的阻尼比,有效地改善混凝土結構自身的阻尼性能,從材料的角度出發實現結構高阻尼化已成為一種新的結構振動控制方法。根據結構動力學原理,分析了提高系統阻尼比在結構發生共振時。對降低結構振動...
混凝土表面強度硬度增強劑(有效提高混凝土強度回彈值),本產品是本公司與高校合作研發、生產的高科技產品。本產品通過充分滲透,其有效成分能迅速地與混凝土中的游離鈣發生化學反應,增加結構的致密性,有效滲透混...
液體,具體顏色不好說,各家的不一樣,可以直接使用噴霧器噴到結構表面上,或者刷上去。產品對人體有害,在操作的時候盡量不要接觸皮膚。產品原理:說白了就是加快碳化速率和增加表面密實度,實際上對內部結構沒有改...
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頁數: 8頁
評分: 4.5
纖維與聚合物的摻入可以明顯改善混凝土材料的阻尼性能。本文首先給出了正弦交變激勵下粘彈性材料三點彎曲梁阻尼特性關系,其次首次自主開發了大尺寸材料的阻尼性能測試裝置,然后利用開發的裝置在頻率(0.5~2.0Hz)條件下測定了6種不同配比復合纖維增強阻尼混凝土的損耗因子與儲存模量,最后對纖維的阻尼增強機理進行了初步探討。試驗結果表明:復合纖維增強阻尼混凝土與素混凝土相比,提高了混凝土的損耗因子80%~200%。主要原因是聚合物分子在外力作用下的內耗增加了普通混凝土的阻尼能力,而纖維的阻尼增強機理在于纖維的摻入增加了纖維與水泥基材的界面摩擦力。
阻尼一般可以分為3 類:系統阻尼、結構阻尼以及材料阻尼。系統阻尼是在系統中設置專用阻尼減振器,如減振彈簧、沖擊阻尼器等。結構阻尼是在系統的某一振動結構上附加材料或形成附加結構,增加自身的阻尼能力。材料阻尼是材料本身所具有的阻尼特性,它代表了依靠材料本身的阻尼特性消耗機械振動能的能力。與其它兩種阻尼相比,材料阻尼是最基本的阻尼形式 ,存在于各種材料之中。 探究材料內部的微觀機理,尋求具有高阻尼的材料;在阻尼材料也有著大量的研究,比如像金屬橡膠這樣的各向異性材料、熱熔型阻尼材料、粘滯阻尼材料、各種復合阻尼材料等。總的來說阻尼材料分為粘彈性阻尼材料、高阻尼合金以及復合阻尼材料三種,這些阻尼材料在很多領域都發揮著重要作用。研究材料的阻尼行為,開發具有較高阻尼性能的結構材料,對于解決由振動造成的問題具有十分重要的意義。對結構件的材料阻尼特性進行定量的測量及計算,能夠為機械設備的結構設計和生產提供十分重要的參考依據,因此材料阻尼特性測量是減振降噪技術中重要的一個環節。
最常用的材料阻尼測試方法,是參照國標《GBT18258-2000 阻尼材料 阻尼性能測試方法》等阻尼測試標準,將被測材料制作成標準試樣,通過激振器等激勵手段,激發試樣的阻尼振動,獲得其共振響應信號,經過數據處理計算出材料阻尼比。材料阻尼測試問題可以歸結為系統辨識問題,包括系統、激勵和響應三個部分。在材料阻尼測試的問題中,系統即是材料阻尼試樣本身,它的阻尼特性參數就是需要識別的系統參數。系統的激勵信號由我們給定,通常是瞬態的沖擊信號、或者持續激勵的掃頻信號,激勵信號可以通過信號采集直接獲得。系統的響應信號就是材料阻尼試樣在被激勵之后的振動信號,需要使用儀器進行數據采集和數據處理 。
阻尼就是使自由振動衰減的各種摩擦和其他阻礙作用。阻尼比在土木、機械、航天等領域是結構動力學的一個重要概念,指阻尼系數與臨界阻尼系數之比,表達結構體標準化的阻尼大小。阻尼比是無單位量綱,表示了結構在受激振后振動的衰減形式。可分為等于1,等于0,大于1,0~1之間4種,阻尼比=0即不考慮阻尼系統,結構常見的阻尼比都在0~1之間 .
主要針對土木、機械、航天等領域的阻尼比定義來講解。阻尼比用于表達結構阻尼的大小,是結構的動力特性之一,是描述結構在振動過程中某種能量耗散的術語,引起結構能量耗散的因素(或稱之為影響結構阻尼比的因素)很多,主要有:(1)材料阻尼、這是能量耗散的主要原因;(2)周圍介質對振動的阻尼;(3)節點、支座聯接處的阻尼;(4)通過支座基礎散失一部分能量 。
對結構基本處于彈性狀態的的情況,各國都根據本國的實測數據并參考別國的資料,按結構類型和材料分類給出了供一般分析采用的所謂典型阻尼比的值。綜合各國情況,鋼結構的阻尼比一般在0.01-0.02之間(單層鋼結構廠房可取0.05),鋼筋混凝土結構的阻尼比一般在0.03-0.08之間,對于鋼-混凝土結構則根據鋼和混凝土對結構整體剛度的貢獻率取為0.025-0.035 。
以上的典型阻尼比的值即為結構動力學在等效秥滯模態阻尼中,采用的阻尼比的值。該阻尼比即為各階振型的阻尼比的值。另外,對于一些常見的材料的損耗因子(對于材料,常稱之為損耗因子,一般可以通過特定關系轉換為阻尼比),可以參考如下數值:鋼、鐵:1E-4~6E-4,鋁:1E-4;銅:2E-3;粘彈性材料:0.2~5;軟木塞:0.13~0.17;混凝土:0.015~0.05,等等 。
在電學中,差不多就是響應時間的意思。 在機械物理學中,系統的能量的減小——阻尼振動不都是因“阻力”引起的,就機械振動而言,一種是因摩擦阻力生熱,使系統的機械能減小,轉化為內能,這種阻尼叫摩擦阻尼;另一種是系統引起周圍質點的震動,使系統的能量逐漸向四周輻射出去,變為波的能量,這種阻尼叫輻射阻尼。 摩擦需要穩定的時間!