聚丙烯酸酯和水性聚氨酯阻尼涂料的減振性能研究

董懷玉，何立東，陳文武，賈興運(yùn)

(1.北京化工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，北京 100029；2.中國石油化工集團(tuán) 化學(xué)品安全與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266071)

黏彈性阻尼材料表面涂層技術(shù)因具有寬頻帶減振降噪、適用溫度范圍廣(-173～900 ℃)等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于車輛、航空航天、土木工程等領(lǐng)域[1]。按照耗散能量的機(jī)理可將黏彈性阻尼材料的使用方法分為2 類：自由層阻尼(FLD)和約束層阻尼(CLD)。在結(jié)構(gòu)外表面直接涂覆一層黏彈性阻尼材料便是自由型阻尼結(jié)構(gòu)，若再在涂覆的黏彈性阻尼材料上附加一層楊氏模量較高的材料就形成了約束阻尼結(jié)構(gòu)。與自由層阻尼相比，約束層阻尼結(jié)構(gòu)能夠依靠自身的剪切變形消耗更多的能量，但在一些表面復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中，約束阻尼結(jié)構(gòu)的使用難度將劇增。而自由層阻尼因具有附加質(zhì)量更小、施工方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際工程中被廣泛使用。自由層阻尼技術(shù)因具有極高的工程應(yīng)用價(jià)值，得到了國內(nèi)外大量學(xué)者的關(guān)注。自上世紀(jì)30 年代以來，學(xué)者們以不同的角度為切入點(diǎn)對自由阻尼層所使用材料的制備、制造工藝、性能測試、本構(gòu)模型等進(jìn)行了深入的研究[2-4]。如YASUYUKI 等[5]以苯丙乳液和丙烯酸乳液為基料研制了使用溫度域?yàn)?20～80 ℃的黏彈性阻尼涂料。趙培仲等[6]研究了填料含量對水性聚氨酯阻尼性能的影響規(guī)律，結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，材料的阻尼性能隨著填料含量的增加而增加。為描述黏彈性阻尼材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，BAGLEY 等[7]提出了廣義分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)模型，并使用該模型對3種黏彈性材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)測試結(jié)果進(jìn)行了擬合。KELVINM 模型[8]，MAXWELL 模型[9]和ZENER 模型[10]等對BAGLEY 等[7]提出的廣義分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)模型進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的模型均能夠?qū)Υ蠖鄶?shù)具有單個(gè)對稱峰值阻尼材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行很好的擬合。如何使用黏彈性阻尼涂層技術(shù)有效控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和噪聲，國內(nèi)外學(xué)者也進(jìn)行了大量的研究。呂平等[11]使用有限元軟件建立自由阻尼層結(jié)構(gòu)和約束阻尼層結(jié)構(gòu)，使用單一變量方法，研究阻尼層厚度對結(jié)構(gòu)損耗模態(tài)因子的影響，但建模時(shí)未考慮阻尼材料的頻率、溫度依存關(guān)系。王蔓等[12]使用有限元法建立了涂覆SA-3 阻尼材料的復(fù)合材料加筋板模型，通過改變涂覆阻尼層厚度分析了其對原始結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)、固有頻率的影響。于大鵬等[13]基于能量統(tǒng)計(jì)方法對船艙艙室內(nèi)不同位置涂覆阻尼層的降噪效果進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。焦映厚等[14]基于邊界元理論對大型客車車室進(jìn)行了聲場分析，在確定了車內(nèi)噪聲聲壓峰值(噪聲源)的位置后，取得了較好的降噪效果。SUN 等[15]建立復(fù)合結(jié)構(gòu)薄壁動(dòng)力學(xué)分析模型，模型中使用平均值、四參數(shù)分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)模型研究了3種黏彈性材料損失系數(shù)對復(fù)合板結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的影響。ISHIKAWA 等[16]基于不變點(diǎn)理論將黏彈性材料設(shè)計(jì)為動(dòng)力吸振器和HOUDE 阻尼器，實(shí)現(xiàn)了管道的振動(dòng)抑制。HUO等[17]以涂覆的薄壁結(jié)果為研究對象，通過模態(tài)試驗(yàn)探究了環(huán)境溫度變換(-10～80 ℃)對材料阻尼比的影響。HUJARE等[18]基于半功率帶寬法對涂覆不同阻尼材料的懸臂薄壁結(jié)構(gòu)的阻尼系數(shù)進(jìn)行了識別。GANDHI[19]基于有限元法建立了約束阻尼層的夾心梁結(jié)構(gòu)，并對填充有機(jī)硅和碳后引起阻尼材料產(chǎn)生的非線性問題進(jìn)行了求解。KUMAR 等[20]基于分層變形理論和SANDER 的殼體理論完善了有限元模型，并使用該模型分析整體夾層殼體的阻尼特性。以上研究主要集中在高性能黏彈性阻尼涂料的制備、性能改善、理論建模中，而通過模態(tài)試驗(yàn)和正弦掃頻激勵(lì)試驗(yàn)來研究聚丙烯酸酯和水性聚氨酯涂料對薄壁結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的影響鮮有報(bào)道。本文基于單輸入單輸出(SISO)模態(tài)試驗(yàn)方法和正弦掃頻激勵(lì)試驗(yàn)方法，探究聚丙烯酸酯和水性聚氨酯阻尼涂料的涂覆厚度、外界激勵(lì)力頻率和激勵(lì)力幅值對復(fù)合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能的影響規(guī)律。為聚丙烯酸酯和水性聚氨酯涂料在薄壁結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用提供指導(dǎo)。

1 黏彈性阻尼材料

1.1 黏彈性材料本構(gòu)模型

根據(jù)BAGLEY等[7]的研究，四參數(shù)分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)模型轉(zhuǎn)化到頻率域可寫為如下形式：

通過提取式(1)實(shí)部和虛部，分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)模型可以轉(zhuǎn)化為復(fù)模量模型。復(fù)模量模型可表示為：

式中：Ev(ω)為黏彈性材料的儲(chǔ)能模量；ηv(ω)為損失系數(shù)；(ω)=Ev(ω)ηv(ω)為損耗模量。

將式(2)直接代入振動(dòng)響應(yīng)分析模型，則可以認(rèn)為考慮了黏彈性材料的頻率依存性。

1.2 黏彈性阻尼復(fù)合結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)模型

黏彈性材料的力學(xué)參數(shù)可由式(2)描述的復(fù)模量模型引入到復(fù)合結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)模型中進(jìn)行考慮。一側(cè)涂覆阻尼材料的復(fù)合板結(jié)構(gòu)如圖1 所示。在外界激勵(lì)下，黏彈性阻尼平板的動(dòng)力學(xué)方程可寫成如下形式：

圖1 阻尼復(fù)合結(jié)構(gòu)模態(tài)測試試驗(yàn)臺Fig.1 Modal test bench for damping composite structure

式中：K*(ω)為復(fù)合平板結(jié)構(gòu)的復(fù)剛度矩陣；M為質(zhì)量矩陣；C1為剩余等效阻尼矩陣，對于無約束結(jié)構(gòu)，其主要由空氣阻尼和金屬板的結(jié)構(gòu)阻尼組成。

對式(3)進(jìn)行進(jìn)一步推導(dǎo)，復(fù)剛度矩陣可以表示為如下形式：

式中：C2為涂覆黏彈性材料的阻尼矩陣；K(ω)為實(shí)剛度矩陣。

將式(3)和式(4)合并，得：

對于簡諧激勵(lì)，將式(5)轉(zhuǎn)換到頻率域后可寫成如下形式：

1.3 涂裝薄壁制備

為保證涂膜厚度的均勻性和準(zhǔn)確性，涂裝薄壁制備過程中使用的工具包括千分尺、水平工作臺、可調(diào)節(jié)高度的刮板等，涂裝薄壁制備的流程如圖2所示。

圖2 涂覆阻尼層的流程Fig.2 Process of coating damping layer

基于上述方法進(jìn)行涂裝薄壁的制備，可將涂膜厚度的精度控制在0.1 mm范圍內(nèi)。

2 模態(tài)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)原理

單點(diǎn)輸入(SISO)模態(tài)試驗(yàn)方法即通過移動(dòng)激勵(lì)點(diǎn)或響應(yīng)點(diǎn)的方法獲得被測結(jié)構(gòu)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，計(jì)算頻率響應(yīng)函數(shù)(FRF)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于能將能量均勻地分布在整個(gè)結(jié)構(gòu)，避免模態(tài)出現(xiàn)丟失。復(fù)合阻尼板系統(tǒng)可以離散為一種包含n個(gè)自由度的系統(tǒng)，其運(yùn)動(dòng)微分方程為：

式中：M，C和K分別為質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣；F(t)為外部激勵(lì)向量。

模態(tài)參數(shù)(固有頻率、阻尼比和振型)可以從FRF中提取出來。FRF定義了在給定頻率下，來自結(jié)構(gòu)上一對自由度的激勵(lì)和響應(yīng)信號之間的幅度和相位關(guān)系。一組來自結(jié)構(gòu)不同自由度組合的FRF測量數(shù)據(jù)就形成了一個(gè)FRF矩陣：

式中：Yi是結(jié)構(gòu)上自由度i測量點(diǎn)的響應(yīng)信號幅度譜；Xj是結(jié)構(gòu)上自由度j測量點(diǎn)的激勵(lì)信號幅度譜；Hij是自由度i點(diǎn)和自由度j點(diǎn)之間的頻率響應(yīng)函數(shù)。

對式(8)進(jìn)行傅里葉變換，并利用實(shí)對稱矩陣的正交性，分別對系統(tǒng)的剛度、阻尼、質(zhì)量矩陣和FRF 矩陣做正交化處理，可得激勵(lì)點(diǎn)與響應(yīng)點(diǎn)頻響函數(shù)為：

2.2 試驗(yàn)臺描述

搭建的復(fù)合阻尼結(jié)構(gòu)模態(tài)測試試驗(yàn)臺如圖2所示，試驗(yàn)臺參數(shù)見表1。試驗(yàn)前，使用Workbench對金屬薄壁的模態(tài)進(jìn)行預(yù)估，以確定初步的試驗(yàn)頻率范圍和響應(yīng)點(diǎn)位置，避免模態(tài)丟失而影響實(shí)驗(yàn)可靠性。根據(jù)有限元分析結(jié)果，確定激勵(lì)點(diǎn)和響應(yīng)點(diǎn)位置并對其進(jìn)行編號，激勵(lì)點(diǎn)編號如圖3所示。根據(jù)編號順序使用力錘傳感器依次對每個(gè)激勵(lì)點(diǎn)錘擊3次后取均值。

表1 試驗(yàn)臺主要參數(shù)Table 1 Main parameters of test bench

圖3 結(jié)構(gòu)模態(tài)測試激勵(lì)點(diǎn)編號Fig.3 Excitation point number of structural modal test

水性聚氨酯阻尼涂料由深圳吉田化工有限公司提供，密度ρ=1 005 kg/m3，彈性模量E=1.3 MPa，25 ℃時(shí)黏度μ=0.21 Pa·s。聚丙烯酸酯阻尼涂料由北京宏亞建業(yè)建材有限公司提供，密度ρ=1 060 kg/m3，彈性模量E=0.87 MPa，25 ℃時(shí)黏度μ=0.3 Pa·s?？紤]到?jīng)_擊信號的特征：有限寬和有限高度的脈沖信號，能量分布在低頻段部分近似均勻分布，而高頻段是逐漸衰減的[21]。因此，測試時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)卦龃鬀_擊速度，提高信噪比。為加速振動(dòng)信號的衰減，可對響應(yīng)信號加窗處理，從而避免FRF 的丟失。使用力錘傳感器對復(fù)合阻尼結(jié)構(gòu)施加激勵(lì)后，薄壁結(jié)構(gòu)發(fā)生微幅振動(dòng)，同時(shí)可從力錘傳感器和壓電傳感器分別獲得力信號的自功率譜SFF(ω)和響應(yīng)信號的互功率譜SXX(ω)。計(jì)算可得到頻率響應(yīng)函數(shù)H(ω)和相干函數(shù)(ω)。

為消除動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的非線性，從而降低測量信號中的噪聲影響，同時(shí)對一個(gè)激勵(lì)點(diǎn)和響應(yīng)點(diǎn)的多次測量取平均值，得到較為準(zhǔn)確的FRF 測量值。使用MODALVIEW 動(dòng)態(tài)測試及模態(tài)分析軟件提供的最小二乘復(fù)頻率方法從一組多參考點(diǎn)的FRF 測量數(shù)據(jù)中提取模態(tài)參數(shù)，從而識別出鋼板的固有頻率和阻尼比。取前10 階試驗(yàn)?zāi)B(tài)，并根據(jù)模態(tài)置信度準(zhǔn)則定量比較模態(tài)矢量矩陣中的矢量，檢查它們的正交性，檢查結(jié)果如圖4所示。

圖4 薄壁模態(tài)測試前10階模態(tài)置信度Fig.4 Ten-order modal confidence of thin plate modal test

從圖4中可以看出，試驗(yàn)測得的結(jié)構(gòu)模態(tài)置信度較高，與有限元軟件ANSYS 計(jì)算的結(jié)果相比誤差較小，因此該試驗(yàn)結(jié)果可用于進(jìn)一步的分析。限于篇幅，僅給出了薄壁結(jié)構(gòu)的前6階試驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)，見表2。

表2 阻尼復(fù)合結(jié)構(gòu)模態(tài)測試結(jié)果Table 2 Modal test results of damping composite structure

2.3 涂膜厚度對阻尼復(fù)合結(jié)構(gòu)阻尼比的影響

開展涂膜厚度對復(fù)合結(jié)構(gòu)阻尼比的影響研究能夠使用最少的材料達(dá)到最佳的振動(dòng)控制效果。同時(shí)，阻尼涂層技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中也不可能無限厚，一則考慮到空間的使用率問題，二是附加質(zhì)量問題，還有最受使用者關(guān)注的造價(jià)問題。一般來說，黏彈性材料的阻尼性能與價(jià)格成正相關(guān)關(guān)系，如何利用最小的代價(jià)獲得令人滿意的結(jié)果對于工程技術(shù)人員來說至關(guān)重要?；谝陨蠋c(diǎn)，開展黏彈性阻尼材料涂膜厚度與阻尼性能的相關(guān)關(guān)系研究非常有必要。因此，選用2種穩(wěn)定性好的黏彈性阻尼涂料：水性聚氨酯和聚丙烯酸酯，這2種材料價(jià)格相差很小，室溫下無毒無害，且具有耐油、耐磨、耐低溫、耐老化等特性。另外，所選用的2 種高分子材料在常溫下固化速度快(6～10 h)，施工簡單，無需借助粘結(jié)劑即可涂覆在鋼制結(jié)構(gòu)表面，且粘合力較強(qiáng)。在鋼板表面涂覆黏彈性阻尼材料如圖5所示。

圖5 阻尼復(fù)合結(jié)構(gòu)實(shí)物圖Fig.5 Material diagram of damping composite structure

分次將選用的2種黏彈性阻尼材料均勻地涂覆在受控結(jié)構(gòu)表面，使用垂吊法進(jìn)行阻尼復(fù)合結(jié)構(gòu)的模態(tài)試驗(yàn)，得到不同涂覆厚度工況下結(jié)構(gòu)前9階固有頻率的阻尼比結(jié)果如圖6所示。

圖6 涂覆不同厚度水性聚氨酯涂料的試驗(yàn)結(jié)果對比Fig.6 Comparison of test results of waterborne polyurethane coatings with different thickness

由圖6 和圖7 可知，在鋼板表面涂覆阻尼層后雖然會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)質(zhì)量增加，但由于相同體積的阻尼涂層材料與鋼制結(jié)構(gòu)相比質(zhì)量相對較小，因此對系統(tǒng)固有頻率的影響較小。分析水性聚氨酯和聚丙烯酸酯阻尼層在不同頻率下向結(jié)構(gòu)提供的阻尼比可知，在第3階固有頻率處并未向復(fù)合結(jié)構(gòu)提供額外的阻尼。分析該結(jié)果可歸因?yàn)橐韵?點(diǎn)：一是該頻率不是鋼板的固有頻率，在結(jié)構(gòu)受到激勵(lì)時(shí)，此頻率振幅較小，不足以使所選用得黏彈性阻尼材料產(chǎn)生阻尼作用；二是在進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)時(shí)，布置的響應(yīng)點(diǎn)剛好位于此模態(tài)的節(jié)點(diǎn)位置處，導(dǎo)致該點(diǎn)的響應(yīng)幅值非常小，水性聚氨酯涂層未產(chǎn)生變形從而無法消耗能量。在使用聚丙烯酸酯進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)也產(chǎn)生相同的結(jié)果。綜合計(jì)算仿真結(jié)果(表2)可得出該頻率下未產(chǎn)生阻尼作用是原因2 導(dǎo)致的。因此可以得出以下結(jié)論：試驗(yàn)時(shí)所使用的阻尼涂料向復(fù)合結(jié)構(gòu)提供的阻尼隨著涂覆厚度的增加而增加，且在試驗(yàn)頻率范圍內(nèi)都能向結(jié)構(gòu)提供較大的阻尼。分析不同模態(tài)階數(shù)的水性聚氨酯和聚丙烯酸酯阻尼層向復(fù)合結(jié)構(gòu)提供的阻尼比可以發(fā)現(xiàn)，其對各個(gè)頻率的敏感性并不相同，其在系統(tǒng)的第4 階、第6 階和第8 階固有頻率處能夠提供的阻尼比是未涂覆阻尼層結(jié)構(gòu)的5倍以上。對比不同涂覆厚度的黏彈性材料后系統(tǒng)阻尼比變化也可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)涂覆的水性聚氨酯阻尼層厚度達(dá)到0.7 mm 后，再繼續(xù)增加涂覆厚度，復(fù)合結(jié)構(gòu)的阻尼比趨于緩慢增加。此外，在選擇阻尼層涂覆厚度時(shí)應(yīng)綜合考慮工程實(shí)際的需求、安裝空間、費(fèi)用等因素。對比涂覆相同厚度的黏彈性材料可以發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)第5 階和第6 階固有頻率(137.7 Hz 和218.8 Hz)處，選擇涂覆水性聚氨酯所能產(chǎn)生的效果更好，更有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。綜合考慮各個(gè)頻率下涂覆阻尼層對系統(tǒng)阻尼比的影響，更加推薦使用聚丙烯酸酯作為阻尼層材料。

圖7 涂覆不同厚度聚丙烯酸酯的試驗(yàn)結(jié)果對比Fig.7 Comparison of test results of polyacrylate with different thickness

3 丙烯酸酯阻尼涂料減振分析

3.1 試驗(yàn)臺搭建

為驗(yàn)證聚丙烯酸酯的寬頻帶的減振性能，搭建如圖8所示的試驗(yàn)臺，開展不同頻率、不同振幅工況下聚丙烯酸酯的減振效果研究。試驗(yàn)臺由激振器、基礎(chǔ)、信號發(fā)生器、壓電式加速度傳感器等組成。其中功率放大器用于控制輸出電壓(調(diào)節(jié)振動(dòng)幅值)，信號發(fā)生器發(fā)出正弦波信號控制激振器的振動(dòng)頻率，壓電式加速度傳感器用于采集被測物的加速度信號。

圖8 阻尼復(fù)合結(jié)構(gòu)振動(dòng)測試試驗(yàn)臺Fig.8 Vibration test rig for damping composite structure

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

以10 Hz 為間隔測試涂覆阻尼層結(jié)構(gòu)和無阻尼層結(jié)構(gòu)在10～200 Hz(功率放大器增益分別為1 Vpp 和2 Vpp)頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)響應(yīng)，振動(dòng)響應(yīng)結(jié)果對比如圖9和圖10所示。

圖9 振動(dòng)響應(yīng)對比(增益為1Vpp)Fig.9 Vibration response comparison (gain is 1Vpp)

圖10 振動(dòng)響應(yīng)對比(增益為2 Vpp)Fig.10 Vibration response comparison (gain is 2 Vpp)

在10～40 Hz 范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)無固有頻率，對比涂覆阻尼層和未涂覆阻尼層結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)可以發(fā)現(xiàn)，涂覆聚丙烯酸酯后，結(jié)構(gòu)的振幅均下降，且振動(dòng)降幅隨著頻率的增加而增加。這表明，聚丙烯酸酯的阻尼比(損耗因子)在這個(gè)頻率范圍內(nèi)處于上升階段。當(dāng)激振頻率由50 Hz 增加到100 Hz，結(jié)構(gòu)在60 Hz 和90 Hz 處發(fā)生共振，且振幅較大。對比涂覆阻尼層前后結(jié)構(gòu)的振幅可以得知，涂覆聚丙烯酸酯能夠大幅降低結(jié)構(gòu)共振峰的峰值。結(jié)合涂覆阻尼層前后結(jié)構(gòu)的第3階固有頻率可知，在50～200 Hz 范圍內(nèi)，聚丙烯酸酯在結(jié)構(gòu)固有頻率工況下向系統(tǒng)提供的阻尼比是逐漸減小的。此外，無阻尼層結(jié)構(gòu)的第3階固有頻率為190 Hz左右，而涂覆阻尼層后結(jié)構(gòu)的固有頻率降至170 Hz 左右。由此可以得出結(jié)論，在100～200 Hz 的頻率范圍內(nèi)，聚丙烯酸酯的動(dòng)剛度隨著頻率的增加趨于減小。因此，在使用聚丙烯酸酯作為阻尼層時(shí)，不能忽略頻率的影響。

為進(jìn)一步研究頻率及振動(dòng)幅值對聚丙烯酸酯減振性能的影響，開展激振頻率從100 Hz至500 Hz(100 Hz 為間隔)，增益為3 Vpp 工況下有/無阻尼涂層結(jié)構(gòu)的振動(dòng)幅值，試驗(yàn)結(jié)果對比如圖11所示。

圖11 不同頻率下有/無阻尼層結(jié)構(gòu)振幅對比(增益為3 Vpp)Fig.11 Amplitude comparison of structures with/without damping layer at different frequencies (gain is 3 Vpp)

由圖11 可知，在激振頻率為100，200，300和400 Hz 時(shí)，涂覆聚丙烯酸酯均能夠降低結(jié)構(gòu)的振動(dòng)幅值，有助于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。而在500 Hz 處，復(fù)合結(jié)構(gòu)的振動(dòng)幅值出現(xiàn)了不降反增的現(xiàn)象，結(jié)合有/無阻尼層結(jié)構(gòu)的模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果(此時(shí)，未涂覆聚丙烯酸酯結(jié)構(gòu)的固有頻率為545.1 Hz，涂覆丙烯酸酯后結(jié)構(gòu)的固有頻率為510.2 Hz)進(jìn)行綜合分析可知，未涂覆聚丙烯酸酯的結(jié)構(gòu)距離共振點(diǎn)較遠(yuǎn)，所以振幅較小；與此相對應(yīng)，涂覆聚丙烯酸酯后的阻尼復(fù)合結(jié)構(gòu)距離共振點(diǎn)較近，從而振幅較大。綜上，在薄壁結(jié)構(gòu)表面涂覆聚丙烯酸酯阻尼涂層可以實(shí)現(xiàn)寬頻帶減振。

4 結(jié)論

1) 對比涂覆阻尼涂層前后薄壁結(jié)構(gòu)的模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果可知，聚丙烯酸酯涂料和水性聚氨酯涂料均能有效增加結(jié)構(gòu)的阻尼比，阻尼比數(shù)值的增加與涂覆厚度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。

2) 當(dāng)涂覆阻尼層厚度達(dá)到0.7 mm 時(shí)，再增加聚丙烯酸酯和水性聚氨酯涂料的涂覆厚度對結(jié)構(gòu)阻尼比的增加影響逐漸變緩；對比不同材料相同涂覆厚度的阻尼比試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)聚丙烯酸酯涂料提供的阻尼比更加穩(wěn)定。

3) 對涂覆和未涂覆聚丙烯酸酯涂料的薄壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃頻試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，涂覆聚丙烯酸酯涂料能夠有效降低薄壁結(jié)構(gòu)在不同激勵(lì)力頻率和激勵(lì)力幅值下的振動(dòng)幅值，驗(yàn)證了聚丙烯酸酯的寬頻帶減振能力。