Смирнов Владимир Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры теоретической и строительной механики (НИУ МГСУ); ведущий научный сотрудник лаборатории «Комплексные проблемы виброакустики» (НИИСФ РААСН)
Scopus ID: 57200044361
г. Москва
Vladimir A. Smirnov, PhD in Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Theoretical and Structural Mechanics; Leading Researcher at the Laboratory “Complex Problems of Vibroacoustics”
Scopus ID: 57200044361
Moscow
В статье предложена локальная феноменологическая модель динамического поведения вязкоупругого вибродемпфирующего материала на основе микроячеистого полиуретанового эластомера. Актуальность исследования связана с необходимостью корректного задания частотно-зависимых динамических характеристик материалов при расчёте систем виброизоляции зданий, инженерного оборудования, элементов верхнего строения пути и конструкций, чувствительных к структурной вибрации. В качестве экспериментальной основы использованы частотные зависимости динамического модуля упругости и коэффициента механических потерь, полученные методом динамического механического анализа в диапазоне 1–1000 Гц. Рассмотрена модифицированная двухветвевая модель дробного стандартного линейного твёрдого тела с дополнительным фоновым уровнем механических потерь. Показано, что введение фонового параметра потерь позволяет физически обоснованно описать ненулевой уровень диссипации в низко- и среднечастотной области без искусственного завышения вклада релаксационных ветвей. Идентификация параметров выполнена методом взвешенных наименьших квадратов с мультистарт-оптимизацией. Полученная модель воспроизводит экспериментальные значения динамического модуля и коэффициента потерь в инженерно значимом диапазоне частот и может быть использована как материаловая подмодель при расчёте виброизолирующих элементов при малых гармонических колебаниях около предварительно нагруженного состояния.
The paper proposes a local phenomenological model for the dynamic behavior of a viscoelastic vibration-damping material based on a microcellular polyurethane elastomer. The study is motivated by the need to specify frequency-dependent dynamic material properties in calculations of vibration isolation systems for buildings, engineering equipment, railway track components and structures sensitive to structure-borne vibration.
Frequency dependences of the dynamic elastic modulus and mechanical loss factor obtained by dynamic mechanical analysis in the range of 1–1000 Hz are used as experimental data. A modified two-branch fractional standard linear solid model with an additional loss-floor parameter is considered. It is shown that the loss-floor term allows one to reproduce a non-zero dissipation level in the lowand midfrequency range without artificially increasing the contribution of relaxation branches. Model parameters are identified by weighted least squares with multistart optimization. The resulting model reproduces the experimental dynamic modulus and loss factor within the engineering frequency range and can be used as a material submodel for vibration-isolating elements subjected to small harmonic oscillations around a preloaded equilibrium state.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.