Динамическая модель вязкоупругого вибродемпфирующего материала
https://doi.org/10.33979/2073-7416-2026-125-3-81-90
EDN: QSEYWI
Аннотация
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.
Ключевые слова
Об авторе
В. А. СмирновРоссия
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
Список литературы
1. Смирнов В.А. Идентификация параметров вязкоупругих материалов по результатам DMA-анализа // Строительство и реконструкция. 2025. № 3. С. 60–72. DOI: 10.33979/2073-7416-2025-119-3-60-72.
2. Rossikhin Yu.A., Shitikova M.V. Application of Fractional Calculus for Dynamic Problems of Solid Mechanics: Novel Trends and Recent Results // Applied Mechanics Reviews. 2010. Vol. 63. Article 010801. DOI: 10.1115/1.4000563.
3. Shitikova M.V. Fractional Operator Viscoelastic Models in Dynamic Problems of Mechanics of Solids: A Review // Mechanics of Solids. 2022. Vol. 57, No. 1. Pp. 1–33. DOI: 10.3103/S0025654422010022.
4. Mainardi F. Fractional Calculus and Waves in Linear Viscoelasticity: An Introduction to Mathematical Models. 2nd ed. Singapore: World Scientific, 2022. 625 p.
5. Baleanu D., Diethelm K., Scalas E., Trujillo J.J. Fractional Calculus: Models and Numerical Methods. 2nd ed. Singapore: World Scientific, 2017. 476 p.
6. Pritz T. Five-parameter fractional derivative model for polymeric damping materials // Journal of Sound and Vibration. 2003. Vol. 265, No. 5. Pp. 935–952. DOI: 10.1016/S0022-460X(02)01530-4.
7. White S.W., Kim S.K., Bajaj A.K., Davies P., Showers D.K., Liedtke P.E. Experimental Techniques and Identification of Nonlinear and Viscoelastic Properties of Flexible Polyurethane Foam // Nonlinear Dynamics. 2000. Vol. 22. Pp. 281–313. DOI: 10.1023/A:1008302208269.
8. Deng R., Davies P., Bajaj A.K. Flexible polyurethane foam modelling and identification of viscoelastic parameters for automotive seating applications // Journal of Sound and Vibration. 2003. Vol. 262, No. 3. Pp. 391–417. DOI: 10.1016/S0022-460X(03)00104-4.
9. Galucio A.C., Deü J.F., Ohayon R. Finite element formulation of viscoelastic sandwich beams using fractional derivative operators // Computational Mechanics. 2004. Vol. 33. Pp. 282–291. DOI: 10.1007/s00466-003-0529-x.
10. Adolfsson K., Enelund M., Olsson P. On the Fractional Order Model of Viscoelasticity // Mechanics of Time-Dependent Materials. 2005. Vol. 9. Pp. 15–34. DOI: 10.1007/s11043-005-3442-1.
11. Kim S.Y., Lee D.H. Identification of fractional-derivative-model parameters of viscoelastic materials from measured FRFs // Journal of Sound and Vibration. 2009. Vol. 324. Pp. 570–586. DOI: 10.1016/j.jsv.2009.01.056.
12. Lewandowski R., Chorążyczewski B. Identification of the parameters of the Kelvin–Voigt and the Maxwell fractional models, used to modeling of viscoelastic dampers // Computers & Structures. 2010. Vol. 88, No. 1–2. Pp. 1–17. DOI: 10.1016/j.compstruc.2009.09.001.
13. Sasso M., Palmieri G., Amodio D. Application of fractional derivative models in linear viscoelastic problems // Mechanics of Time-Dependent Materials. 2011. Vol. 15. Pp. 367–387. DOI: 10.1007/s11043-011-9153-x.
14. Somarathna H.M.C.C., Raman S.N., Mohotti D., Mutalib A.A., Badri K.H. The use of polyurethane for structural and infrastructural engineering applications: A state-of-the-art review // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 190. Pp. 995–1014. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.09.166.
15. Xu Y., Dong Y., Huang X., Luo Y., Zhao S. Properties Tests and Mathematical Modeling of Viscoelastic Damper at Low Temperature With Fractional Order Derivative // Frontiers in Materials. 2019. Vol. 6. Article 194. DOI: 10.3389/fmats.2019.00194.
16. Ngamkhanong C., Kaewunruen S. Effects of under sleeper pads on dynamic responses of railway prestressed concrete sleepers subjected to high intensity impact loads // Engineering Structures. 2020. Vol.214. Article 110604. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.110604.
17. Cortazar-Noguerol J., Cortés F., Sarría I., Elejabarrieta M.J. Preload Influence on the Dynamic Properties of a Polyurethane Elastomeric Foam // Polymers. 2024. Vol. 16, No. 13. Article 1844. DOI: 10.3390/polym16131844.
18. Shitikova M.V., Smirnov V.A. Analysis of rheological model parameters for various foamed vibration-damping materials // Magazine of Civil Engineering. 2025. Vol. 18, No. 2. Article 13403. DOI: 10.34910/MCE.134.3.
19. ISO 4664-1:2022. Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of dynamic properties — Part 1: General guidance. Geneva: International Organization for Standardization, 2022.
Рецензия
Для цитирования:
Смирнов В.А. Динамическая модель вязкоупругого вибродемпфирующего материала. Строительство и реконструкция. 2026;(3):81-90. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2026-125-3-81-90. EDN: QSEYWI
For citation:
Smirnov V.A. Dynamic model of a viscoelastic vibration-damping material. Building and Reconstruction. 2026;(3):81-90. (In Russ.) https://doi.org/10.33979/2073-7416-2026-125-3-81-90. EDN: QSEYWI
JATS XML






















