粘滯阻尼材料及其阻尼器的性能研究.pdf

1、粘滯流體阻尼器被廣泛應用于結構的振動控制，是一種重要的、性能優(yōu)良的消能減振裝置，能夠有效地消減結構在地震和風荷載作用下的振動響應，確保結構的安全穩(wěn)定。粘滯流體阻尼器的耗能主要靠阻尼介質(zhì)的內(nèi)摩擦力來實現(xiàn)，阻尼介質(zhì)的性能對阻尼器的耗能能力有很大影響。目前國內(nèi)對阻尼介質(zhì)的研究還很欠缺，結合粘滯流體阻尼器對阻尼介質(zhì)的選用要求，研制開發(fā)了一種新型的粘滯阻尼材料。
　　本文首先提出了合成新材料的原理及方法，制備出一個系列的粘滯阻尼材料;再對材

2、料的基本性能進行表征，分別研究了材料的粘度、粘溫性、剪切性能以及動態(tài)性能;然后利用紅外光譜對材料的熱穩(wěn)定性進行分析研究;最后通過測試粘滯流體阻尼器的動力學性能，研究并評價新材料的實際應用效果。主要研究結論如下:
　　(1)制備不同硬段質(zhì)量分數(shù)的粘滯阻尼試樣D1～D5，硬段質(zhì)量分數(shù)分別為26.2％、32.5％、36.6％、42.3％、50.2％。粘度是粘滯阻尼材料最重要的性能表征。通過粘度測試發(fā)現(xiàn)，硬段質(zhì)量分數(shù)越高，試樣的粘度越大;

3、溫度對粘度的影響表明，溫度升高，粘度下降，當溫度從10℃升至90℃，粘度下降率為92％、93％、93％、90％、90％;用粘溫系數(shù)表示粘滯阻尼的粘溫性發(fā)現(xiàn):D1～D5的粘溫系數(shù)為0.58、0.59、0.57、0.48、0.43，硬段質(zhì)量分數(shù)越高，粘溫系數(shù)越小，粘度隨溫度變化越小;通過剪切速率與剪切應力的關系確定粘滯阻尼材料的本構關系式τ=k(γ)n，D5的硬段質(zhì)量分數(shù)最大，k值最大，粘度最大;D1、D3、D5的n值均小于1，屬于剪切稀化

4、流體，但D5的n值最大，剪切稀化現(xiàn)象最不明顯。
　　(2)頻率、溫度和硬段質(zhì)量分數(shù)對粘滯阻尼材料的動態(tài)性能有影響。頻率增大，儲能模量、損耗模量增大，復數(shù)粘度減少，損耗因子先增大后減少;溫度升高，儲能模量、損耗模量和復數(shù)粘度減少，損耗因子先減少后增大;硬段質(zhì)量分數(shù)增加，儲能模量、損耗模量和復數(shù)粘度增大，損耗因子減少。
　　(3)粘滯阻尼材料屬于高分子聚合物，其化學性能受溫度的影響很大。D1～D5粘滯阻尼材料經(jīng)熱失重實驗后，發(fā)生

5、氧化和失重現(xiàn)象，硬段質(zhì)量分數(shù)高的，失重率較小。通過紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)，硬段質(zhì)量分數(shù)增多，氫鍵化基團增多;經(jīng)過48小時的熱老化實驗后，氫鍵結構進一步增多，分子結構結合更緊密，粘度變大。
　　(4)粘滯流體阻尼器的動力學性能能夠真實地反應粘滯阻尼材料的耗能能力。以D1、D3、D5為阻尼介質(zhì)制備雙出桿型流體阻尼器，研究激振頻率、位移幅值以及阻尼介質(zhì)的粘度等因素對阻尼器動力性能的影響。阻尼器在振動時可得到橢圓形的阻尼力一位移滯回曲線，激振頻