振动吸收器制造技术

本发明专利技术涉及被动分布式振动吸收器，其利用了多个离散质量元件（３）和粘弹性层（２），该振动吸收器有效地衰减受激于宽带输入噪声激励的模态密集的结构体（１）中的振动，并且可被调谐至此类模态密集的振动结构体中的包括低频在内的多个自然频率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】振动吸收器
技术介绍
1.专利
本专利技术涉及用于降低结构体中的振动的材料和方法。2.相关领域描述在导入了某种频率时，结构体在所述频率下自然地振动，由此发生共振。当结构体以其共振频率(就本专利技术的目的而言，称为“自然频率”)中的一种或多种受激时，会产生放 大的运动(就位移、速度或加速度而言)响应。当共振激励发生在听觉频率范围(20Hz至 20, OOOHz)内时，如果振幅足够大，其结果是产生噪音。当结构体以任何频率经历共振响应 时，均可发生不可取的振动。已知有各种主动和被动的减噪控制技术并且可用来控制结构振动和伴随的声辐 射。就本专利技术的目的而言，将把声音看作是振动，如本领域所熟知的那样。主动的振动控制 系统使用传感器来测量源自振动结构体的振动和/或噪声的振幅和相位。将传感到的振动 或噪声反相并且输入到致动器或扬声器中以消去有害的振动或噪声。在实践中，该技术可 显著地降低振动或噪声但不能够完全消除它。主动控制系统通常在频率较低诸如在1000Hz 以下时较有效。在很多情况下，主动减噪技术可适当地降低振动和噪声，但代价是需要昂贵 且复杂的传感/启动/反馈控制/连接系统。与主动控制系统形成对比的是，以薄板形式制成的被动的振动和噪声控制系统通 常不太复杂且成本较低。然而，被动控制系统可能具有显著的质量并且通常仅可在500Hz 以上的频率使用，因为正是在这些相对较高的频率下被动控制系统的尺度与振动体的振动 的相对短的波长相当。被动的振动或声音控制系统的应用一般效率低下，因为物理厚度一 般会太大并且质量一般太高，因此此类系统的挠曲性有限而不能适形于非平坦系统诸如墙 洞、空间上复杂的结构体、管道。第三个备选方案为被称为调谐式振动吸收器(TVA)的被动控制系统。当使用调谐 式振动吸收器时，将弹簧质量系统调谐成以受关注的频率例如与经历有害的振动的结构体 相同的振动频率来振动，振动吸收器连接或安装到所述结构体上。在使用中，在调谐受关注 的频率时，调谐式振动吸收器与有害的结构振动异相振动，并且施加与该结构体的运动反 向的力，因此可降低原始结构体的运动响应。所谓的点调谐式振动吸收器是降低结构体的噪声或振动的有效方法。然而，点吸 收器仅能以一个频率来控制结构体上的一个点处的振动或噪声，因此其功能是有限的，不 能控制振动体的大面积上的振动。当受激于宽带函数(噪声和/或振动)时，大多数实际的结构体会同时以很多频 率振动。就本专利技术的目的而言，结构体被限定为“模态密集的”，这时自然频率在频域中的间 隔很小。例如，建筑物中所用的主要结构组件诸如单立柱墙和双立柱墙、地板和天花板即为 模态密集的振动结构，这起因于这些组件的质量和几何形状、建筑组件的非均勻特性诸如 非均勻的密度或厚度、此类建筑组件中所用的复杂的细木工、连接和安装方法以及所得的 边界条件。常规地，用于各种工业设备的金属机罩，例如用于风扇、冷却器、马达、空气处理器、泵、发生器、压缩机等的机罩也是模态密集的振动结构。当将单自由度的调谐式振动吸收器应用于模态密集的结构体时，会存在问题。即， 当将被调谐至给定自然频率的单自由度的调谐式吸收器应用于具有过度振动或噪声的结 构体时，目标自然频率下的共振响应会降低，但两个新频率下的共振响应会增大，所述新频 率中的一个低于目标自然频率(吸收器质量在该频率下与结构质量同相移动)，并且所述 新频率中的另一个高于目标自然频率(吸收器质量在该频率下与结构质量异相而移动)。 艮口，目标模态分裂成两个响应频率，它们继而将叠加在预存在的结构模态上，并且将以这两 个响应频率中的一个或两个来增大噪声和/或振动(如果该预存在的响应与该新模态响应 同相的话)。实际上，这两个新频率下的声响应(声压级(SPL))和/或振动响应(均方根 (RMS)位移、RMS速度或RMS加速度)会不可取地较大，大于这两个具体频率下的原始频率 响应，所述声响应在应用振动吸收器之前是较低的。因此，在具有多个间隔很小的自然频率 的模态密集的振动结构体中，应用被调谐至一个自然频率的单自由度的振动吸收器可导致 邻近自然频率下的振动和/或声辐射 不可取地增大。与“模态密集的”结构体形成对比的是，“模态稀疏的”结构体表现出某种频率响应 函数，其中大多数自然频率不受被调谐至邻近自然频率的单自由度的振动吸收器的应用的 影响。此类结构体通常为理想的或实验室规模的结构体。图Ia和Ib分别示出了模态稀疏 的结构体和模态密集的结构体的频率分布。在图Ia的响应函数中，大多数共振响应不受相 邻模态的影响。相比之下，在图Ib的响应函数中，大多数共振响应是重叠的。在模态密集的结构体中的自然频率的间距取决于受关注的频率范围。在较低频率 诸如在约500Hz以下时，如果自然频率间隔开约40Hz或更小，即可足够地将该结构体看作 是模态密集的；而在较高频率范围内，自然频率可不太紧密地间隔开并且仍然可被看作是 模态密集的。已知的被动的振动和声吸收器均不能充分地控制源自模态密集的振动结构体的 振动和/或声辐射。期望具有一种被动系统，该被动系统可降低不希望有的源自模态密集 的振动结构体的多个自然频率下(尤其是在连续频率范围内)的振动和/或噪声，而不会 导入附加的不希望有的其他频率下的振动和/或噪声。附图简述图Ia示出了结构体的振动表面的频率响应，所述结构体具有适当间隔开的自然 频率，使得该结构体成为模态稀疏的。图Ib示出了结构体的振动表面的频率响应，所述结构体具有间隔很小的自然频 率，使得该结构体成为模态密集的。图2示出了本专利技术的振动吸收器的一个实施方案。图3示出了可用于动态振荡试验的试验装置。图4示出了未应用振动吸收器时的以及在应用了具有三种不同质量比率的三个 备选吸收器时的振动板在自然频率下的频率响应。图5示出了未应用振动吸收器以及应用了根据现有技术的振动吸收器和根据本 专利技术的振动吸收器时的振动铝板在50Hz至450Hz的频率范围内的频率响应(窄带数据)。图6为1/3倍频程带数据的曲线图，其示出了未应用振动吸收器时的以及应用了 根据现有技术的振动吸收器和根据本专利技术的振动吸收器时的振动铝板在IOOHz至500Hz的频率范围内的频率响应。图7示出了未应用振动吸收器时的以及应用了根据现有技术的振动吸收器和根 据本专利技术的振动吸收器时的振动铝板在50Hz至300Hz的频率范围内的频率响应(窄带数 据)。图8a示出了未应用振动吸收器时的和具有根据现有技术的振动吸收器时的振动 的单金属立柱墙在50Hz至250Hz的频率范围内的频率响应(窄带数据)。图8b示出了未应用振动吸收器时的和具有根据本专利技术的振动吸收器时的振动的 单金属立柱墙在50Hz至250Hz的频率范围内的频率响应(窄带数据)。图9示出了可用于本专利技术的振动吸收器的粘弹性层，所述粘弹性层具有刚度变化 的图案。专利技术详述本专利技术涉及改进的振动和声吸收器，其用以控制源自模态密集的振动结构体的表 面的振动和/或噪声或声辐射；并且涉及并入了该吸收器的用于控制振动和/或噪声或声 辐射的结构体。本专利技术的吸收器可以两个或更多个自然频率有效地控制源自模态密集的结 构体的振动并降低声辐射(当该结构体受激于宽带输入噪声激励时)，而不会产生过度的 或不可取的其他频率下的振动和/或噪声或声音。术语“宽带输入激励本文档来自技高网...

【技术保护点】
振动吸收器，所述振动吸收器包括：ａ）粘弹性层，所述粘弹性层分布在模态密集的振动结构体上，所述振动结构体具有有效质量，并且当受激于宽带输入激励时，所述振动结构体表现出其中存在第一目标自然频率和第二目标自然频率的频率响应谱；ｂ）与所述粘弹性层接触的多个离散质量元件，其中所述离散质量元件的第一部分被调谐成吸收在所述振动结构体的第一目标自然频率下的振动，并且所述离散质量元件的第二部分被调谐成吸收在所述振动结构体的第二目标自然频率下的振动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：NV列维特，MA拉蒙蒂亚，DM梅伦，JA小金，K孔迪拉斯，CR富勒，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]