顆粒阻尼及其控制的研究與應(yīng)用.pdf

1、顆粒阻尼技術(shù)是一種振動(dòng)被動(dòng)控制新技術(shù)。該技術(shù)利用結(jié)構(gòu)上現(xiàn)存的或附加的空腔，將顆粒體填入其中，結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)顆粒體產(chǎn)生碰撞和摩擦，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能和聲能，產(chǎn)生阻尼效應(yīng)；同時(shí)顆粒體與結(jié)構(gòu)間的動(dòng)量交換也能起到抑制振動(dòng)的作用。顆粒阻尼具有應(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、減振效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，具有明顯的應(yīng)用前景。 目前對(duì)顆粒阻尼技術(shù)的研究處于起步階段，理論研究尚不完善。本文根據(jù)該項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)，從理論和試驗(yàn)兩方面對(duì)顆粒阻尼及其

2、控制進(jìn)行了全面、深入細(xì)致的研究。主要工作是： 1、在前人研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)討論了顆粒物質(zhì)的屬性。在假定顆粒體為連續(xù)介質(zhì)的基礎(chǔ)上，采用莫爾圓強(qiáng)度理論，對(duì)顆粒體在簡(jiǎn)諧激勵(lì)作用下的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了分析，得到顆粒體處于極限應(yīng)力狀態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的激勵(lì)加速度理論值，即顆粒產(chǎn)生摩擦效應(yīng)所需的最小加速度，該值在顆粒阻尼技術(shù)當(dāng)中的地位極其重要。 2、對(duì)顆粒阻尼器在振動(dòng)約化加速度 小于1和 大于1兩種情況下的損耗能量進(jìn)行了研究分析。在約化加速度大

3、于1的情況下，采用完全非彈性蹦球力學(xué)模型推導(dǎo)出顆粒阻尼總損耗能量的理論表達(dá)式。 3、通過(guò)試驗(yàn)對(duì)顆粒阻尼器的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。得到顆粒體沖擊力受約化加速度控制經(jīng)歷一系列倍周期性分岔的規(guī)律，并給出沖擊力的統(tǒng)一諧波表達(dá)形式。采用統(tǒng)計(jì)能量方法對(duì)顆粒阻尼產(chǎn)生的損耗功率和附加質(zhì)量進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)顆粒阻尼器的損耗功率和附加質(zhì)量存在臨界點(diǎn)（轉(zhuǎn)捩點(diǎn)）現(xiàn)象，在臨界點(diǎn)之前，阻尼顆粒不損耗能量，附加質(zhì)量變化不明顯；臨界點(diǎn)之后，損耗功率隨激勵(lì)強(qiáng)度增

4、加而增大，損耗功率值由阻尼器振動(dòng)速度幅值決定，附加質(zhì)量隨阻尼器加速度幅值的增加而變小，且對(duì)激勵(lì)頻率的變化不敏感。提出通過(guò)繪制損耗因子等高線(xiàn)圖的方式來(lái)確定顆粒阻尼器的最佳工作范圍，從而對(duì)顆粒阻尼減振效果進(jìn)行預(yù)估的方法。 4、提出針對(duì)顆粒阻尼單自由度系統(tǒng)參數(shù)識(shí)別的恢復(fù)力曲面算法。在窄帶隨機(jī)激勵(lì)條件下，對(duì)不同振動(dòng)水平、顆粒尺寸和填充率情況下的系統(tǒng)等效阻尼比和等效質(zhì)量進(jìn)行了識(shí)別，得到了與簡(jiǎn)諧激勵(lì)情況類(lèi)似的結(jié)論。 5、對(duì)直流電磁場(chǎng)