顆粒阻尼減振耗能機理的試驗研究和數(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)行為研究有助于進一步揭示顆粒阻尼的耗能機理，其中一個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)展和高性能計算技術(shù)的提高，通過對顆粒介質(zhì)振動耗能機理宏-細(xì)觀不同尺度的研究，有望促進顆粒阻尼技術(shù)的改進和發(fā)展。
　　本文通過現(xiàn)場試驗和數(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)耗能機理和減振特性的影響，研究了不同材料、幾何、外部激勵等參數(shù)下顆粒介質(zhì)振動耗能機理的主要特點。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)格個數(shù)、載荷大小及方式和驗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、計算結(jié)果，對不同粒徑塑性力與變形之間的關(guān)系進行數(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;文中同時對顆粒間動態(tài)彈塑性接觸的作用形式進行了初步分析。
　　使用FORTRAN平臺，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，其它耗能形式在總耗能中的比例將大幅度下降。

4、>　　設(shè)計并完成了外置型顆粒阻尼器對簡諧激勵下簡支梁的減振試驗研究。通過系統(tǒng)激振力和振動響應(yīng)加速度的譜圖分析，觀察到不同簡諧激勵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;采用半功率點法，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，最優(yōu)填充率分布在一段區(qū)間，當(dāng)顆粒粒徑較小時，會存在多個局部最優(yōu)填充率。同時，較大的