动态特性是影响机床精度的重要因素,材料组合是提高其动态特性的一种有效方法。目前,约束阻尼层夹板结构已广泛应用于汽车、电子产品、机床装备等领域的减振处理。为了研究机床用夹板结构件的阻尼特性,分别制作了以HT200、QT500材料为基层和约束层,丁腈橡胶(NBR)板、聚丙烯塑料(PP)板、混凝土板和石蜡板为夹层材料的螺栓连接夹层结构件。研究了夹层结构的建模方法以及基层材料、约束层材料、夹层材料及厚度、预紧力矩等参数对结构阻尼比的影响。首先,考虑了当夹层材料为混凝土和石蜡板时试件的制作:以HT200试件为例,基于OptiStruct 13.0中的拓扑优化技术,以提高结构的第一阶固有频率为优化目标,使该试件质量减轻了 15%,第一阶固有频率提高了 4%,并对夹层结构件的预紧力进行了计算。其次,以HT200夹层结构件为例,其基层和约束层均为20mm、夹层材料为2mm的丁腈橡胶板。研究了夹层材料的静力学模型以及夹层结构的动力学模型,并采用垫片单元对夹层材料进行建模分析,得出其应力的分布范围以及位移变化的过程。通过模态分析提取了结构前十阶固有频率,在此基础上对该结构进行瞬态响应分析,得出该结构的共振频率为2623Hz。再次,分析了含有混凝土材料的螺栓连接结构接触模型,采用ABAQUS软件分别建立了绑定约束模型、基于接触理论的模型和弹簧阻尼单元模型,结果表明:绑定约束模型,使结构的整体刚度变大,误差较大,弹簧阻尼单元模型的精确度很难把握,与螺栓个数及分布有很大关系,而接触模型最接近模型的实际情况。最后,采用TST5912动态信号测试分析系统对所制作的夹板结构件进行锤击实验,分析了当边界条件为自由状态下结构的模态振型以及阻尼比等信息。实验结果表明:基层材料越薄,夹层结构的阻尼比变化率越大,橡胶夹层结构的阻尼比大于塑料夹层结构的阻尼比;当夹层材料为混凝土和石蜡时,混凝土材料更加有利于提高结构的整体阻尼比。