顆粒阻尼減振耗能機(jī)理的試驗(yàn)研究和數(shù)值仿真分析.pdf

1、顆粒阻尼器以其減振頻帶寬、沖擊力小、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)受到工程技術(shù)人員和學(xué)者的廣泛關(guān)注。顆粒物質(zhì)體系的精細(xì)力學(xué)行為研究有助于進(jìn)一步揭示顆粒阻尼的耗能機(jī)理，其中一個(gè)很重要的方面就是將尚未有完善理論體系的塑性行為引入顆粒物質(zhì)接觸模型的建立。隨著顆粒介質(zhì)基本理論的發(fā)展和高性能計(jì)算技術(shù)的提高，通過對顆粒介質(zhì)振動(dòng)耗能機(jī)理宏-細(xì)觀不同尺度的研究，有望促進(jìn)顆粒阻尼技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展。
　　本文通過現(xiàn)場試驗(yàn)和數(shù)值仿真兩種手段，研究了不同接觸模型下的顆粒阻

2、尼耗能機(jī)理和減振特性，建立了顆粒法向接觸的粘-彈-塑性本構(gòu)關(guān)系，分析了不同接觸模型對顆粒介質(zhì)耗能機(jī)理和減振特性的影響，研究了不同材料、幾何、外部激勵(lì)等參數(shù)下顆粒介質(zhì)振動(dòng)耗能機(jī)理的主要特點(diǎn)。論文主要內(nèi)容如下：
　　采用有限元方法并基于ABAQUS系統(tǒng)，研究了彈性靜態(tài)接觸模型在單元類型、網(wǎng)格個(gè)數(shù)、載荷大小及方式和驗(yàn)證方法等方面對模擬結(jié)果的影響，建立了與Hertz理論解相符的模型;以此模型為基礎(chǔ)，研究了顆粒的塑性接觸力學(xué)行為，基于有限元

3、計(jì)算結(jié)果，對不同粒徑塑性力與變形之間的關(guān)系進(jìn)行數(shù)值擬合，最終獲得特定材料下（本文為鋁材料）顆粒法向塑性接觸無量綱本構(gòu)關(guān)系;文中同時(shí)對顆粒間動(dòng)態(tài)彈塑性接觸的作用形式進(jìn)行了初步分析。
　　使用FORTRAN平臺(tái)，開發(fā)了基于粘-彈-塑性接觸模型的顆粒阻尼DEM數(shù)值分析系統(tǒng)，研究了塑性接觸對顆粒阻尼耗能減振特性的影響。結(jié)果表明顆粒間的塑性接觸是顆粒阻尼的主要耗能形式，當(dāng)顆粒間出現(xiàn)塑性耗能時(shí)，其它耗能形式在總耗能中的比例將大幅度下降。

4、>　　設(shè)計(jì)并完成了外置型顆粒阻尼器對簡諧激勵(lì)下簡支梁的減振試驗(yàn)研究。通過系統(tǒng)激振力和振動(dòng)響應(yīng)加速度的譜圖分析，觀察到不同簡諧激勵(lì)條件下的簡支梁顆粒阻尼系統(tǒng)出現(xiàn)倍頻現(xiàn)象，分析并確定了倍頻來源于顆粒介質(zhì)的非線性振動(dòng);采用半功率點(diǎn)法，研究了粒徑和激振功率等參數(shù)對顆粒阻尼簡支梁振動(dòng)系統(tǒng)阻尼比的影響，結(jié)果表明較大粒徑的顆粒阻尼器存在唯一最優(yōu)填充率，當(dāng)顆粒粒徑稍小時(shí)，最優(yōu)填充率分布在一段區(qū)間，當(dāng)顆粒粒徑較小時(shí)，會(huì)存在多個(gè)局部最優(yōu)填充率。同時(shí)，較大的