[发明专利]一种基于质量弹簧/约束阻尼结构耗能机制的阻尼层材料的设计及制备

权利要求书

1.一种基于质量弹簧/约束阻尼结构耗能机制的阻尼层材料的设计及制备，其特征在 于，所述的阻尼层材料的设计包括了以下步骤：

质量弹簧模型的建立：利用数轴建模法，建立与系统平行方向的数轴，把弹簧的实际位 移值当做有理数标在数轴上对应位置，按照有理数比较大小的结果确定相应质量块所受弹 簧力或阻尼器的实际位移值当做有理数标在数轴上对应位置，然后按照有理数比较大小的 结果确定相应质量块所受弹簧力的大小和方向，求得系统的微分方程；

质量弹簧模型的力学求解：外界对振动系统的激励是弹簧左端点的位移xi，设m的输出 位移为x0，列写系统的动力学方程；

具体步骤如下：

(1)建立竖直数轴，假设正方向向下。

把弹簧k的输入位移为xi、输出位移为x0标在数轴上对应的位置，通过对质量块m的受 力分析，质量块m所受弹簧力大小为k(x0，xi)，受力方向为向上,经过能量损耗后，输出位移 小于输入位移，质量块m所受弹簧力向上；

(2)根据受力分析简图列写微分方程，列写微分方程如下：

-k(x0-xi)-cx0＝mx0从而求得系统的微分方程为mx0+kx0＝kxi；

阻尼层材料的制备：根据上述方程设计出合适的阻尼层材料。

2.如权利要求1所述的一种基于质量弹簧/约束阻尼结构耗能机制的阻尼层材料的设 计及制备，其特征在于：所述的阻尼层材料为聚氨酯材料，所述的聚氨酯材料制备包括以下 步骤：

A.取多元醇和二异氰酸酯，在80-120℃反应3-4小时，制得预聚体，密封备用，其中多元 醇与二异氰酸酯的-OH/-NCO摩尔比为1:2；

B.将预聚体与表面处理过的玄武岩短切纤维混合，与扩链剂混合均匀并加热至80℃， 真空脱泡，然后浇注到事先已经预热好的模具中固化成型，于60℃烘箱内预固化4小时,80 ℃固化6小时，100℃固化6小时制得聚氨酯基体材料。

3.如权利要求2所述的一种基于质量弹簧/约束阻尼结构耗能机制的阻尼层材料的设 计及制备，其特征在于：所述的多元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯、聚己 内酯多元醇、聚碳酸酯二元醇、聚己二酸丁二酯二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙 酯等中的一种，所述的二异氰酸酯选自2,4-甲苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯与2,6- 甲苯二异氰酸酯质量比为80:20的混合物、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸 酯中的一种或两种混合，所述的扩链剂选自三羟甲基丙烷、1,4-丁二醇、2,4-二氨基-3,5- 二甲硫基氯苯、二氨基二甲硫基甲苯中的一种或两种，所述的固化剂为三羟甲基丙烷、1,4- 丁二醇、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯中的一种或两种。

4.如权利要求3所述的一种基于质量弹簧/约束阻尼结构耗能机制的阻尼层材料的设 计及制备，其特征在于：所述的玄武岩短切纤维预先经过硅烷偶联剂处理，并且经三辊研磨 机剪切研磨，所述的反应过程中需保持无氧无水环境。