[发明专利]用于高应力工程部件的摩擦阻尼镶件

说明书

公开了一种用于高应力工程部件的摩擦阻尼镶件。所公开的创造性概念提供了一种用于通过以下方式来提高工程系统的阻尼能力的方法和系统：将不平坦的固体高阻尼镶件添加到对系统的动态响应贡献最大的系统部件。所述镶件能够在铸造期间嵌入到系统部件中或者紧固到所述系统部件的外表面。所述镶件由单个柔性材料层通过将其形成为刚性细长主体而制成。所述材料层能够在不折叠的情况下翻转到其自身上来产生圆柱体，或者能够多次折叠来产生棱柱条。所述材料层可以被成形为波纹板。所述柔性材料层可以具有空间分布均匀的许多相对小的开口或穿孔。

技术领域

所公开的创造性概念涉及阻尼系统以及制造这类系统的方法。更具体地说，所公开的创造性概念涉及以下这样的系统，其中不平坦的固体高阻尼镶件在成型工艺期间嵌入部件中或者附接到部件。在其中嵌入或附接有镶件的系统部件是对系统的动态响应作出重大贡献的部件。阻尼镶件由单个柔性材料层制成，所述单个柔性材料层被形成为具有内表面和外表面的刚性细长主体。如果阻尼镶件在成型工艺期间嵌入部件中，则材料层可以具有许多相对小的开口或穿孔以允许熔融的铸造材料有限地渗透到所述材料层的内部，以在铸造工艺期间在所述部件与镶件内表面之间实现额外的点式刚性粘结。

发明背景

机械和土木工程中的大量的过度噪声和振动问题是由机械系统共振引起的，只要系统的固有振动频率与外部激励的频率一致，就会发生所述机械系统共振。机械系统共振可能会导致过度动态偏转，这不仅会引起不期望的噪声和振动，而且甚至会引起系统故障。还已知会从相对的固体表面之间的界面处的相对移动中产生库仑摩擦。

先前用于处理摩擦阻尼结构部件之间的关系的方法使用仅具有外表面的嵌入式固体镶件。相应地，为了开发镶件与结构部件之间的滑动界面，先前的方法提出了对镶件表面进行预处理以避免所述镶件表面在铸造期间与部件表面的完全粘结。然而，虽然提供了某些优点，但是这可能会导致镶件表面与部件表面之间的不充足的整体粘结，这可能会影响部件结构完整性，由此意味着安全问题。

现今对于工程师来说还已知的是，可使用计算机辅助工程(CAE)和实验模态分析(EMA)工具来修改系统部件的刚度或质量以防止共振的发生。然而，这些程序是昂贵的、费时的并且相对于与大规模制造相关联的有些部分的正常变化而言并不是100％可靠的。同时，共振幅度在很大程度上取决于系统的总阻尼。在存在较高的系统阻尼的情况下，所述系统的共振响应较小。通常用于工程结构的材料具有相对低的阻尼能力。相应地，总系统阻尼通常也是低的。因此，提高对系统动态偏转贡献最大的结构部件的内部阻尼能力将是非常有益的。这将在系统共振发生时在其可能会在系统中产生噪声之前大幅减弱所述系统共振。因此，将大大地缓解顾客和OEM两者的长久以来的忧虑。

就像在工程技术的如此多的领域中一样，始终存在采取提高工程系统的阻尼能力的措施的空间。需要一种在工程系统中提供最优阻尼能力的新方法。

发明内容

所公开的创造性概念提供了一种用于通过以下方式来提高工程系统的阻尼能力的方法和系统：通过将不平坦的固体高阻尼镶件添加到对系统的动态响应贡献最大的系统部件。固体镶件可以在铸造工艺期间嵌入到系统部件中或者通过焊接、胶粘或通过其他手段紧固到系统部件的外表面。镶件由单个柔性材料(例如，金属或塑料)层通过将其形成为具有内表面和外表面两者的刚性细长主体而制成。例如，所述材料层可以在不折叠的情况下一次又一次地翻转到其自身上来产生圆柱体，或者所述材料层可以多次折叠来产生棱柱条。

在所公开的创造性概念的另一个示例中，材料层可以被成形为波纹板，其中面板波纹部中的一些或全部具有将要被压在一起的相对的内表面。因此，如果镶件主体经受动态载荷，则所述镶件主体的振动能量可以通过对应的内表面处的摩擦接触而耗散。镶件在部件内的空间和横截面配置可以被调整来针对在系统共振期间具有最高振动幅度的部件区域定制其阻尼能力。