● 摘要
泡沫材料是一种由基体和气孔组成的新型材料，兼有结构材料和功能材料的特性。泡沫铝和聚合物复合材料是泡沫材料中的典型代表，具有轻质、隔声、隔热等物理性能，又具有高阻尼、抗冲击等特性。泡沫材料由于自身强度不高，在一些领域受到限制；而传统的致密金属强度很高，但阻尼、吸能、抗冲击等方面不如前者。因而将两者结合起来，取长补短，可以构成一种轻质高阻尼的新型结构构件。本文针对泡沫材料填充钢管构件（共20根），通过锤击模态试验和自由振动衰减试验对其阻尼性能进行了试验研究，得到了构件的阻尼比、前四阶振型和模态参数，并进一步求得构件的比例阻尼系数α和β值。相对于空钢管构件，泡沫铝和聚合物复合材料填充钢管构件的阻尼比均明显提高，其中夹芯结构提高幅度最为显著；此外，半填充构件也有较大幅度的提升，而且减少了填充物用量，具有更好的经济性；开孔泡沫铝和小孔径聚合物复合材料填充后的效果更好；泡沫材料填充钢管构件的前四阶振型与空钢管基本一致。通过对试验数据分析，也总结出泡沫材料的孔径、孔隙率、构件含钢率等参数变化对其阻尼性能的影响规律。泡沫材料填充钢管构件的阻尼作用机制主要包括材料本身的阻尼和界面摩擦阻尼。利用VB语言编制的程序，原理简单、适用性好，提高了自由振动衰减试验的数据处理效率。