振动接口处的耦合阻尼层的制作方法

本发明涉及一种用于耦合在振动物体上的固体间隙填充材料的薄层，其增强小振幅(<1μm)振动的耦合并为强力振动提供磁滞回线阻尼、以及当振动力大于间隙填充材料的塑性流动屈服值时控制其厚度、粘弹性和粘塑性的技术。

背景技术：

间隙填充材料如蜂蜡等被广泛用于将振动传感器固定到测量表面上，以确保振动传递到传感器。为此，需要控制间隙填充层的厚度。此外，通常的间隙填充材料如蜂蜡等在一个或多个振荡周期中在压缩力下，会趋向于从接触界面蠕变或流出。这可能导致安装松动并且可能妨碍该层的振动耦合功能。

除了在测量中的应用，振动物体上安装的振动阻尼系统还可能需要一些间隙填充材料用于传递振动，以增强阻尼器的性能，并且防止振动物体和振动阻尼系统之间的冲击，以避免噪声产生。然而，其受到如上所述的厚度减小的限制。间隙填充材料的短寿命限制了其应用。

特别是在铁路轨道中，即使高频(100～5000hz)的振动幅度小到微米级，来自火车车轮的尖峰和来自轨道的滚动噪声的大噪声仍然会辐射。对于铁路阻尼器而言，间隙填充层应用的常规方法不控制界面厚度。薄层难以处理并且不能为粗糙表面提供足够的连接表面积，而厚层由于压缩安装力会在界面间隙的边缘产生连续溢出。这种过程需要数小时或数天，直到两个表面彼此接触。

现有的间隙填充技术不能控制耦合层的厚度，这是由于强的安装力使得层更薄和更薄，直到两个界面对象彼此接触。

技术实现要素：

本发明是一种具有厚度控制的振动耦合层，从而解决了上述问题。通过将这种层插入振动表面和振动控制装置之间，可以在延长的时间段内保持振动耦合层的工作效率，从而保持振动控制。除了上述作为振动耦合层的应用之外，本发明还可以用作缓冲层以改变总体动态特性。

本发明是在压缩界面和厚度控制技术下使用的间隙填充材料的耦合阻尼薄层。层的厚度建议通过将弹性材料插入间隙填充材料中来控制。通过选择弹性材料的适当刚度和间隙填充材料的粘度，可以控制层的动态特性以通过磁滞回线阻尼优化振动耗散。通过将诸如织带等的弹性材料插入间隙填充材料中，可以在不妨碍间隙填充过程的情况下控制在压缩界面处的间隙填充层的厚度。可选地，弹性材料可以是在不同振动方向具有不同弹性性质的织造或非织造织物层，使得层的两个正交剪切方向的弹性性质可以不同。

厚度控制解决了传统振动耦合层在连续压缩力下的松动问题，同时高频下的跨越两个工作表面的间隙填充性和刚性连接能够得以保持。因此，本发明提高了压缩/张力方向上的振动耦合功能。

间隙填充材料的耦合阻尼薄层的发明可以提供粘合力。本发明能够容易地安装在振动物体和待安装在振动物体上的装置的表面之间。通过施加强压缩力以确保间隙填充材料的塑性流动。在安装过程中，薄层间隙填充材料被压缩以填充两个界面表面的任何较小的不匹配。在通常工作状态下，测量表面的振动显著低于耦合层的屈服点，因此耦合层看起来是用于振动测量的良好耦合的刚性连接。

然而，本发明还可以在剪切、压缩或拉伸方向上用作阻尼层，以优化振动控制系统的总体动态特性并增强总体能量耗散。本发明通过在振动力大于间隙填充材料的塑性流动屈服值时，通过变形循环在层处的滞后阻尼引入在耦合界面处的附加耗散，来提高所有振动阻尼器的性能。它可以特别地用于调谐质量阻尼器，其中通过调谐质量阻尼过程放大小振幅振动，并且使耦合反作用力强于用于滞环回路阻尼的间隙填充材料的塑性流动屈服值。

附图说明

附图示出了本发明的一些可能的布置，而本发明的其它实施例是可能的。附图的特殊性不应取代本发明的前述描述的一般性。

图1示出了本发明的横截面视图(物件100)；

图2示出了本发明的顶视图(物件100)；

图3显示了剪切方向上负载-位移关系的典型磁滞回线；

图4示出了本发明在调谐质量阻尼器(单个振荡质量)中的应用；

图5示出了本发明在调谐质量阻尼器(多个振荡质量)中的应用。

具体实施方式

本发明包括插入到间隙填充材料中的弹性材料，例如图1和图2所示的。物件101表示弹性材料，例如网状结构中的织带。物件102表示间隙填充材料。将物件101插入物件102以形成耦合阻尼薄层的总体结构(物件100)。织带网形成薄层的主要结构，以便将附接的间隙填充材料的压缩限制到有限的厚度。另一方面，间隙填充材料用于实现整个结构的振动耦合和动态特性的主要功能。插入的弹性材料的弹性性质允许在各个方向上传递剪切力和压缩力。继承了间隙填充材料的物理性质，该设计也能够引导剪切流动。

图3中示出了剪切方向上的负载-位移关系的典型的磁滞回线。对于小于f的给定力，耦合阻尼薄层(物件100)用作弹性材料并且被压缩。当力超过f时，层将开始流动。然后，当力减小时，它将变回弹性的并被恢复。

将弹性材料插入间隙填充层解决了耦合材料过量流出的问题。弹性材料(例如织带)提供约束以限制间隙填充材料的流出，并且有助于在不妨碍间隙填充材料的间隙填充过程的情况下随时间控制层厚度。通过将这种设计插入在两个工作表面之间，可以在延长的时间段内维持振动耦合层的工作效率并且因此保持振动控制。

除了在压缩/拉伸方向上作为振动表面和振动控制装置之间的振动耦合层的应用之外，本发明还可以用作缓冲层以改变总体动态特性。例如，当其用于调谐质量阻尼器中时，间隙填充材料的塑性流动或粘性流动性质可允许额外的能量耗散，并且因此优化和增强振荡周期中的能量耗散。

第一实施例示出了本发明在图4中具有单个振荡质量的调谐质量阻尼器中的应用，其中耦合阻尼层在用于不同功能的不同接口处集成到诸如调谐质量阻尼器的振动阻尼器中。整个组件(物件200)示出了将修改的调谐质量阻尼器应用于振动表面。物件201表示施加的耦合阻尼薄层，主要用于作为振动耦合层的第一功能，以增强从振动表面到振动控制装置，即该示例中的调谐质量阻尼器的振动传播。物件202表示将调谐质量阻尼器安装到振动表面。安装可以是磁性的，夹紧的或通过其他方式。物件203表示另一耦合阻尼薄层，主要用于第二功能来作为阻尼层，以修改和优化调谐质量阻尼器的总体动态特性。物件204和物件205表示调谐质量阻尼器设计的弹性材料和振荡质量。物件201和物件203可以被单独优化以用于预期目的。

第二实施例示出了本发明在具有图5中的多个振荡质量的调谐质量阻尼器中的应用，其中多个振荡质量被包括在不同方向上，而不是如图4中使用单个振荡质量。物件301表示应用的耦合阻尼薄层，主要用于第一功能作为振动耦合层，以增强从振动表面到调谐质量阻尼器的振动传播。物件302表示将调谐质量阻尼器安装到振动表面。安装可以是磁性的，夹紧的或通过其他方式。物件303表示另一耦合阻尼薄层，主要用于第二功能作为阻尼层以修改和优化调谐质量阻尼器的总体动态特性。物件304和物件305表示调谐质量阻尼器设计的弹性材料和多个振荡质量。物件301和物件303可以被单独地优化以用于预期目的。

如图5所示，本发明可以应用在调谐质量阻尼器中以改变阻尼器的总体动态特性。物件303示出了修改的调谐质量阻尼器在振动表面上的应用，而物件304和物件305表示调谐质量阻尼器设计的弹性材料和振动质量。考虑没有阻尼层物件303的原始调谐质量阻尼器系统，尽管调谐质量阻尼器在自由振动表面的共振频率下工作非常有效，但来自阻尼系统的共振频率可能妨碍调谐质量阻尼器的整体性能。通过将阻尼层物件303应用和优化到调谐质量阻尼器设计，可以微调调谐质量阻尼系统的总体动态特性以实现期望的结果。

因此，在介绍了几个实施例之后，本领域的技术人员可以认识到，不同的改动、另外的结构、等同物，都可以被使用而不会背离本发明的本质。相应的，以上的描述不应该被视为对所附的权利要求所确定的本发明范围的限制。