树脂复合减振板冲压成形特性及成形缺陷判断研究

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1、上海交通大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1.1引言振动和噪声是当今社会的公害，振动冲击和振动疲劳影响了机械结构的寿命，[1]噪音影响人们的身体健康。因此降低振动和噪音不仅可以有利于改善环境，有利[2]于身体健康，而且日益成为决定产品质量的重要指标。随着汽车工业的发展，人们对汽车的安全性和舒适性的要求也越来越高，汽车的振动和噪音水平也成为评价汽车性能的重要指标。因此汽车产品需不断开发新技术，采用新材料提高汽车的振动和噪音水平，以满足市场需求同时，满足相关的减振降噪的法律法规要求。而由高分子材料

2、与钢板复合制成的减振板，在满足强度要求的同时不仅能起到减振降噪的作用，而且不额外增加重量，因此其在汽车零部件中的应用越来越受重视，也成为国内外研究的热点。但是由于树脂复合减振板的两[3]层钢板中间夹树脂层的特殊结构，其冲压成形规律不同于普通钢板的成形。减振板的成形中存在脱层等复合材料特有的成形缺陷。为此，本文在国家自然科学基金项目（编号：50775142）的资助下展开研究，着重研究减振板的成形特性和成形缺陷的判断问题。1.2树脂复合减振板介绍及其应用1.2.1树脂复合减振板结构树脂复合减振板由两

3、层钢板中间夹树脂层组成，如图1-1所示。中间树脂层的材[4]料通常是聚丙烯（PP）或者聚乙烯（PE）。目前树脂复合减振板分为两类：约束型树脂复合减振板和非约束型树脂复合减振板，前者表层钢板的厚度为0.15-1.6mm，树脂层厚度为0.03-0.1mm，冲压加工性良好；而后者表层钢板的厚度较前者薄，厚度为0.1-0.4mm，树脂层厚度比前者厚，厚度为0.2-1.0mm，冲压加工性差常作隔音板用。本文研究的树脂复合减振板是约束型树脂复合减振板。第1页上海交通大学硕士学位论文第一章绪论图1-1树脂复合

4、减振板结构示意图Fig.1-1Schematicoflaminatedsteelsheet约束型树脂复合减振板能有效的将金属钢板和高分子材料结合起来，既保证达到了金属的强度要求，又具有高分子材料的减振降噪的效果，是传统钢板的有效替[5-8]代品。减振板发明于上个世纪70年代，当时美国杰塔斯公司制造出了铝板材和树[8-10]脂的夹层板并开始量产，同时日本也着手研究各种防噪材料。从上个世纪80年代起，减振板开始应用于汽车行业并逐步推广。为了满足不断降低噪音水平，提高生活质量等要求，近几年日本在减振板

5、的制造技术、成形研究及应用等方面取得了令人[11-12]瞩目的成果。1.2.2树脂复合减振板减振原理树脂复合减振板之所以能起到减振降噪的效果，其根本原因主要有以下两个方面[13]。一方面树脂复合减振板的中间芯层是由复合高阻尼材料组成粘弹性材料。粘弹性材料是橡胶—塑料混合型材料，这种材料由一系列简单的化学单元(链节)构成长链分子，分子间通过物理链相互连接并构成空间结构，成千上万个分子缩聚而构成高分子聚合物。组成高分子聚合物的分子一般显现不规则的曲折状，空间结构曲折复杂，从而使分子链末端距离大大小于

6、伸直的长度。未受力的高分子聚合物是一团长且不规则的长链分子缠绕物，高分子聚合物的分子之间很容易产生相对运动，因此当交变受力时，缠绕状的分子链会产生拉伸、扭曲等变形；另外，分子之间的相对运动也会释放外力所做的功，这就是粘弹性材料的粘性。这一部分所做的功将外力的作用转变为热能，耗散于周围环境中，这就是粘弹性材料产生阻尼的原因。另外一方面复合高阻尼材料巧妙地将材料和控制技术结合，是一种约束阻尼结构。当受到外力时，复合高阻尼材料兼有固体材料的弹性和流体的粘性，即粘弹性状态。当受到振动时，由于复合高阻尼材

7、料自身的结构特点能有效的消耗振动能量。[13]树脂复合减振钢板的减振性能以振动损失系数η表示。第2页上海交通大学硕士学位论文第一章绪论ΔE1Anη==ln(1-1)2ππEAn+1式中E—振动能量；ΔE：一个周期内损失的振动能量；A：n个周期的振幅；nA：n+1个周期的振幅。n+1损失系数η值越大减振性能越好。树脂复合减振钢板的减振性能与芯层材料的性能有着重要关系。而中间的树脂层对环境温度比较敏感，根据温度不同树脂层可以处于玻璃态、高弹态和粘流态，其中高弹态的减振效果最佳，因此减振板的减振性与温

8、度密切相关，必须选择适合环境温度的树脂。1.2.3树脂复合减振板减振应用减振板自发明以来已经逐步应用于很多领域。在交通建设方面，日本东海道新干线的架桥和桥梁下面的遮音板大量使用了树脂复合减振钢板，使用后使得列车通过时的振动和噪声大大降低；在运输方面，日本在邮局的邮袋传输滑道上也应用了树脂复合减振钢板，将普通钢板制成的滑道改为减振钢板滑道后，不仅能满足强度要求而且使得邮袋落下的噪声也大大降低；在建筑方面，日本体育馆的地板和顶棚[7,13,14]都大量使用了减振钢板使得场馆的噪音和振动降低。[15]