3.2　材料的损耗因子与阻尼层结构

3.2.1　材料的损耗因素与材料

通常以材料的损耗因子η₁来衡量其对振动的吸收能力的特征量。它是材料受到振动激励时，损耗能量与振动能量的比值：

　　 （19-5-6） 　　

式中　W_d——一个周期中阻尼所消耗的功；

U——系统的最大弹性势能，；

K——系统刚度；

A——振幅。

　　 由于等效阻尼 　　

因此，损耗因子η₁和等效阻尼C_e的关系为： 　　 　　 （19-5-7）

可以大致地认为在结构合理，受力与变形都在许可范围的情况下，η₁>2的材料将阻止振动的持续。

通常材料的损耗因子见表19-5-7。

常用的31型、90型等阻尼橡胶层的较详细资料见表19-5-8。

对于橡胶的物理力学性能应符合表19-5-9的要求。（按CJ/T 286—2008城市轨道交通轨道橡胶减振器）。（GB/T 3532—2011规定略有不同，见第4节，表19-5-17）。

3.2.2　橡胶阻尼层结构

在结构表面喷涂一层或粘贴一层黏弹性阻尼材料，例如高分子聚合物、混凝土、高速变形下的某些金属材料等，如只在原结构表面涂覆或粘贴一层阻尼层，原构件发生弯曲变形时，阻尼层以拉压变形的方式与构件的变形相协调，黏弹性阻尼材料就构成了非约束性黏弹阻尼结构，如在原结构表面上粘贴一层阻尼材料，然后再在阻尼材料上粘贴一层金属薄板就构成了约束阻尼层结构。后一种结构形式多样，可分为对称型、非对称型和多层结构。当结构发生弯曲变形时，由于约束层的作用使阻尼层产生较大的剪切变形来耗散较多的机械能，其减振效果比自由阻尼层结构大，应用最广泛。在拉压、扭转型的构件中也都采用约束阻尼技术，使阻尼层在构件的特定变形方式下处于切应力状态。

图19-5-8为典型的附加阻尼形式。图19-5-9为典型的多层薄板梁的阻尼结构的横截面。图19-5-10为典型的外体-嵌入体-黏弹性材料组成的梁的横截面。

层叠橡胶支承件是由层叠橡胶构成的防振材料（弹性支承部件），该层叠橡胶系将橡胶薄片与钢板交替层叠、并硫化粘接而成。图19-5-11a为NH系列支承件，橡胶总厚度全部为200mm。图19-5-11b为国内外用于楼房、桥梁、结构物等的叠层橡胶支座，进行基础隔振。某小区一幢原设计的6层框架砖混结构楼房，在68根立柱上装了68只叠层橡胶减振器，可抗7级地震。图19-5-12为叠层橡胶支承减振器安装在高压开关绝缘柱的底部，在多次地震和余震中，均保证开关站完好无损。

橡胶支承还可与液压联合使用组成液压支承系统。它是将传统橡胶支承与液压阻尼组成一体的结构，在低频率范围内能提供较大的阻尼，对发动机大幅值振动起到迅速衰减的作用，中高频时具有较低的动刚度，能并行地降低驾驶室内的振动与噪声。

除铅心橡胶支承垫（LRB）之外，还有四氟板式橡胶支座、高阻尼橡胶支承垫（HRB）、摩擦摆支承（FPB）、反力分散装置及其他金属机械的消能器等。采用铅心橡胶支承垫及反力分散装置作为隔减振设置的实例占绝大多数。

还可以根据需要设计成各种阻尼层结构，例如各种截面组合结构、蜂窝形板、壳结构等。

3.2.3　橡胶支承实例

1）设备隔振体系示意如图19-5-13所示。

2）桥梁橡胶支承系统及四氟板式橡胶支座示意如图19-5-14所示。

3）传统的发动机采用弹性支承（如橡胶）降低振动，隔振装置结构简单，成本低，性能可靠。橡胶支承一般安装在车架上，根据受力情况分为压缩型，剪切型和压缩-剪切复合型等。剪切型自振频率较低，但强度不高。目前国内外最广泛采用的压缩-剪切复合型。在橡胶中间加入钢板可改变缩剪切的弹簧常数。见图19-5-15（a），为工程机械的一种橡胶锥形支承。