鐵礦尾礦砂填充顆粒的阻尼和隔聲性能的研究.pdf

1、鐵礦尾礦砂大量的堆積廢棄已經給人們的生態(tài)環(huán)境帶來了許多的破壞，盡管多種利用途徑已經取得了一定的成果，但是仍無法緩解大體量鐵礦尾礦砂廢棄堆積的現(xiàn)狀，找到高效合理的鐵礦尾礦砂再資源化利用途徑是亟待解決的問題。本文嘗試將鐵礦尾礦砂作為阻尼材料和隔聲材料，基于離散單元法和本課題組已建立的土體阻尼測試新方法，利用仿真和實驗手段對尾礦砂顆粒阻尼耗能的參數(shù)變化影響規(guī)律進行了深入研究；同時將鐵礦尾礦砂作為中空板材的填料，利用吸隔聲測試儀測試其隔聲性能，

2、探索了鐵礦尾礦砂在隔聲領域的應用。
　　首先對國內外鐵礦尾礦砂的利用現(xiàn)狀進行了大量的檢索，將離散單元法的基本原理和算法進行了詳細的梳理，并利用PFC3D軟件建立了矩形顆粒阻尼器的耗能模型，借助該模型能模擬不同外界激勵和不同影響參數(shù)情況下顆粒的動態(tài)耗能規(guī)律。以單自由度矩形顆粒阻尼器結構模型受到水平方向的簡諧激勵時的情況進行分析，通過變化內外因素，得到了各類因素變化對摩擦耗能規(guī)律的影響。同時，在課題組前期研究基礎上，利用土體阻尼測試新

3、方法驗證了顆粒材料內在的阻尼性能，將鐵礦尾礦砂為試樣填充顆粒，阻尼值的表征選用損耗因子，對其參數(shù)變化影響進行了分析討論。最后利用試驗測試方法分析了鐵礦尾礦砂作為填料制備隔聲結構的可行性，得到了針對鐵礦尾礦砂填料參數(shù)變化對其復合結構材料隔聲性能影響的變化規(guī)律，提出了鐵礦尾礦砂再資源化的有效途徑。本文獲得的具體研究結論如下：
　　1.將PFC3D作為研究矩形顆粒阻尼器尾礦砂顆粒阻尼的數(shù)值模擬工具是可行的，可模擬出在受到外界激勵時的阻尼

4、顆粒的摩擦耗能過程，通過研究激勵振幅和激勵頻率這兩個工況參數(shù)對耗能規(guī)律的影響，發(fā)現(xiàn)總摩擦耗能與激勵幅值成正比例，與激勵頻率呈反比。
　　2.隨著尾礦砂顆粒填充率的增加，單位周期內總摩擦耗能明顯增加。隨著粒徑的增大，總摩擦耗能也是逐漸增加的。泊松比的變化對矩形顆粒阻尼器的摩擦耗能規(guī)律影響不大?？偰Σ梁哪茈S著摩擦系數(shù)的增加而增加。顆粒的密度對單位周期內摩擦耗能影響比較大，密度越大，總摩擦耗能明顯增大。
　　3.內置鐵礦尾礦砂的物

5、性參數(shù)變化對中空板材整體隔聲性能有明顯影響。如：
　　（1）鐵礦尾礦砂顆粒的粒徑越小，結構內顆粒堆積的越密集，裝填顆粒中空板材結構整體的隔聲性能越優(yōu)異。
　　（2）鐵礦尾礦砂顆粒在中空板材中的填充率是影響結構隔聲性能最關鍵的因素，隨著填充率的提高，隔聲性能明顯提高。
　　（3）鐵礦尾礦砂顆粒的含水率是影響裝填顆粒中空板材整體隔聲性能的一個重要因素，對應結構整體隔聲性能最佳點存在一個最優(yōu)含水率13.45％。
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