隔振器橡胶材料硬度对其固有频率影响的研究.pdf

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1、隔振器橡胶材料硬度对其固有频率影响的研究沈金平，柳瑞峰(中国船舶重工集团公司第704研究所，上海200031)摘要：针对相同结构设计了三种不同材料硬度的隔振器，通过理论计算和试验测试得到此型号隔振器在同一载荷下的固有频率及其动刚度．计算结果和测试结果对比表明，计算结果基本准确，对于小变形隔振器的设计计算可以使用线性粘弹性理论计算．从测试结果可以看出随着隔振器橡胶材料硬度逐渐增大，隔振器固有频率及其动刚度逐渐增大．关键词：隔振器；橡胶；硬度；固有频率中图分类号：THl45文献标识码：A文章编号：1005-8354(2011)02--

2、／2041-03ResearchonRelationshipbetweenHardnessofRubberIsolatoranditsNaturalFrequencySHENJin-ping(No．704ResearchInstitute，CSSC，Shanghai200031，China)Abstract：Structuraldes／gnforthesamehardnessofthreedifferentisolatormaterialsthroughtheoreticalcalcu-lationsandexperimental

3、testofthismodelareinthesameloadisolatornaturalfrequencyanddynamicstiff-neSS．Comparingcalculatedandtestresultsshowthatthebasicaccuracyoftheresults，forthedesignofsmalldeformationvibrationisolatorscanbecalcu缸tedusingthelinearviscoelastictheory．Ascanbeseenfromthetestresul

4、tsofthehardnessofrubbervibrationisolatorincreases，naturalfrequencyofvibrationisolatorandthedy-namicstiffnessincreased．Keywords：isolator；rubber；hardness；naturalfrequency0引言目前控制机械结构噪声应用最为广泛的且形之有效的方法是对船舶机械设备采用隔振技术，即在机械设备与支撑基座之间串加若干个具有较大弹性的橡胶隔振器，通过隔振器来减小支撑基座对机械设备激励的响应，从而减

5、弱舰船向水中辐射的噪声⋯．橡胶隔振器橡胶材料硬度对其固有频率及动刚度有很大影响，本文针对相同结构设计了三种不同材料硬度的隔振器，通过理论计算和试验测试得到此型号隔振器在同一载荷下的固有频率及其动刚度，对比了计算结果和测试结果，计算结果基本准确，对于小变形隔振器的设计计算可以使用线性粘弹性理论计算．从测试结果可以看出随着隔振器橡胶材料硬度逐收稿日期：2005-12-26作者简介：沈金平(1979一)，男，工程师，研究方向为高分子材料。渐增大，隔振器固有频率及其动刚度逐渐增大．1基本原理1．1时域振动线形粘弹性方法根据经典的线性粘弹性

6、理论，得：tr(t)2_

7、02G(r一7-t)ddt’+，JIOK(f—下’)函dt’(1)式中，e、妒分别为偏量应变与体积应变；K、G为体积模量与剪切模量r州A才0‰t，立dt=A茄0两t(2)7叫o。((’))’一。(())¨’A。为转变函数，可以WLf'方程得：技术篇2011年第二期41-109Ao=h㈩=揣(3)K．G采用Prony级数近似表示为：从f，m‘K(下)=K。+乏K{e一晰：，G(．r)=G。+互G‘e一忻?(4)考虑到本文设计的隔振器为小变形隔振器，体积模量和剪切模量的余项对其影响很小，因此式(4)中体积模量

8、和剪切模量的余项忽略不计，对于体积模量和剪切模量可以用线性计算方法计算．1．2橡胶隔振器设计及理论计算在进行舰船机械设备隔振设计时，有可能没有合适的隔振器可以选用，此时只能自行设计合适的隔振器．由于橡胶隔振器的性能随着橡胶的配方、硬度、温度以及隔振器的外形尺寸、受力状态、变形大小等因素的不同而变化，因此橡胶隔振器的设计计算只能是粗略的，往往需要借助于相似模型试验来提供计算中所需要的经验系数，并通过产品试验来纠正设计计算的误差，调整橡胶硬度或隔振器形状尺寸来完成．目前广泛采用的作为隔振器弹性材料的都是中等硬度的橡胶，当用专门的硬度计

9、在其表面进行测量时，其邵氏硬度的数值在日=30～70的范围内．一般情况下橡胶材料的剪切弹性模量G，和邵氏硬度日间，大致存在系列关系H1：e=o．0224厅(5)当弹性支撑的表面涂有滑石、凡士林、甘油或其他覆盖物质，而使橡胶在横向可以自由地膨胀时，橡