粘弹性阻尼器

发布时间:

2022/12/12 21:09

阻尼器也分为很多种,不同的阻尼器根据其特性分别运用于不同的场景。例如金属屈服阻尼器由于金属在反复的塑性变形过程中能吸收大量能量,常被制作成耗能减震器,高速公路的护栏就是其中一种;除此之外还有摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞性阻尼器、调谐质量阻尼器等。

血管壁中存在平滑肌和胶原纤维,使得血管具有上述的粘弹特性。为了模拟血管壁这种粘弹性特征,常用纯弹性元件和纯粘性元件组合成不同的粘弹血管壁模型。在这其中,纯弹性元件可以用弹性模量为E的线性弹簧来进行模拟,其应力应变满足ε=τ∕E关系。纯粘性元件则用粘度为η的阻尼器来表示,其特性是形变率ⅆε/ⅆt与所施加应力成正比,即ⅆε/dt=τ⁄η。

蜘蛛可以使用它们的网来监测猎物、敌人和配偶产生的微小振动信号,即使在嘈杂(刮风或下雨)的条件下也是如此,这通常对应于低频(~30Hz)振动。蜘蛛可以使用位于振动感受器下面的角质垫将目标振动信号与机械噪声分开。由于甲壳素和蛋白质链之间的氢键等粘性键,角质垫具有粘弹性性质,并且衬垫材料在近30Hz的施加频率上从橡胶态转变为玻璃态。这种相位转换使其可以有选择地传输目标振动信号(>30Hz)并过滤低频噪声(<30Hz)。基于此,研究者制造了壳聚糖和明胶互穿水凝胶阻尼器。水凝胶的弹性系数随着频率的增加而增加。由于其低频衰减的特性,可用于30Hz以下的动态噪声。

通过对水凝胶阻尼器的松弛时间进行设计,可以根据用户需要改变阻尼器的衰减曲线和转变频率。当聚合链具有较高的扩散速度时,它们有更多的机会恢复其应力,从而在给定的机械下产生快速的松弛时间。松弛时间由明胶的温度和分子量决定。用直径3.2mm的不锈钢球在水凝胶基板上进行的落球测试表明,在19℃时机械能的弹性传输和反射的De≫1,而机械能的衰减发生在温度提高到45℃后,。粘弹性特性可以通过调节温度来控制,例如能够通过将温度从27℃改变到45℃来将阻尼频率从0.89Hz改变到51.8Hz。

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