顆粒阻尼的機(jī)理與特性研究.pdf

1、PD(Particle Damping)技術(shù)，又稱顆粒阻尼技術(shù)，是二十世紀(jì)九十年代振動(dòng)控制領(lǐng)域最新出現(xiàn)的一種微小顆粒阻尼減振技術(shù)。它主要通過在振動(dòng)體的有限封閉空間中填充微小顆粒，利用微小顆粒之間的摩擦和沖擊作用消耗系統(tǒng)的振動(dòng)能量，達(dá)到減振目的。PD技術(shù)具有應(yīng)用環(huán)境范圍廣、對(duì)原結(jié)構(gòu)改動(dòng)小、產(chǎn)生的附加質(zhì)量小、減振效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)它的減振機(jī)理的研究已成為國內(nèi)外振動(dòng)界研究的熱點(diǎn)之一。本論文主要研究PD的減振機(jī)理，并圍繞影響其減振效率的若干

2、關(guān)鍵因素，在理論推導(dǎo)、數(shù)值模擬、試驗(yàn)研究以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等多方面進(jìn)行研究和探討。論文回顧總結(jié)了與此研究相關(guān)的理論和技術(shù)的歷史及發(fā)展現(xiàn)狀，包括DEM、粉體力學(xué)、沖擊阻尼、試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及功率流等理論和實(shí)驗(yàn)等諸多內(nèi)容。通過理論分析、數(shù)值仿真和試驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法，對(duì)PD的減振機(jī)理及其在減振領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了有益的探索。 論文首先詳細(xì)闡述了三維離散元法的原理、算法，并建立了PD的DEM模型，利用所建立的DEM模型，分析討論了影響PD減振特性

3、的相關(guān)因素及其變化規(guī)律。 通過試驗(yàn)研究的方法，揭示PD的一般減振機(jī)理。并在理論上，針對(duì)影響PD減振效率的主要內(nèi)在因素之一的顆粒容器形狀和尺寸，通過建立相關(guān)的PD粉體力學(xué)模型，研究外界激勵(lì)力幅值和顆粒容器幾何特征對(duì)其阻尼特性影響。 在氣－固兩相流的理論基礎(chǔ)上，分析了顆粒阻尼的內(nèi)部作用力，建立了自由端部固定有顆粒阻尼的懸臂梁自由振動(dòng)模型。研究了梁的振動(dòng)響應(yīng)，并通過實(shí)驗(yàn)證明所建立的研究模型是正確的。通過分析該模型的動(dòng)態(tài)響應(yīng)研究

4、了顆粒阻尼的耗能特性，并用顆粒阻尼的阻尼損耗因子描述了該特性。最后通過進(jìn)一步分析不同條件下的顆粒阻尼的耗能得出一些有意義的結(jié)論。 針對(duì)影響PD減振特性的主要內(nèi)在因素——顆粒材料密度、顆粒粒徑和體積百分?jǐn)?shù)，通過二次回歸正交組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，建立PD的試驗(yàn)回歸模型并探討了此三個(gè)因素對(duì)PD減振特性的影響規(guī)律和因素之間的交互作用，還利用非線性優(yōu)化理論與方法對(duì)PD的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)證明了優(yōu)化結(jié)果的合理性。 采用功率流法來研究P

5、D在薄板上的分布位置對(duì)薄板振動(dòng)的影響規(guī)律。通過對(duì)PD薄板結(jié)構(gòu)采用離散建模方法，建立了PD板的振動(dòng)方程，并利用Laplace 變換的方法求解方程得到PD板功率流的相應(yīng)表達(dá)式。并對(duì)所建立的模型進(jìn)行了分析討論，得到一些重要的規(guī)律。 最后對(duì)PD器和薄板的阻尼損耗因子進(jìn)行試驗(yàn)測量，同時(shí)提出PD板結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)方法，通過實(shí)驗(yàn)得到PD板結(jié)構(gòu)的輸入功率流和傳遞功率流，并與理論計(jì)算值進(jìn)行了比較，驗(yàn)證理論分析中功率流模型以及由此得出的有關(guān)規(guī)律的有效性和