顆粒阻尼的機理與特性研究.pdf

1、PD(Particle Damping)技術，又稱顆粒阻尼技術，是二十世紀九十年代振動控制領域最新出現(xiàn)的一種微小顆粒阻尼減振技術。它主要通過在振動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)的振動能量，達到減振目的。PD技術具有應用環(huán)境范圍廣、對原結構改動小、產(chǎn)生的附加質量小、減振效果顯著等優(yōu)點，因此對它的減振機理的研究已成為國內外振動界研究的熱點之一。本論文主要研究PD的減振機理，并圍繞影響其減振效率的若干

2、關鍵因素，在理論推導、數(shù)值模擬、試驗研究以及實驗驗證等多方面進行研究和探討。論文回顧總結了與此研究相關的理論和技術的歷史及發(fā)展現(xiàn)狀，包括DEM、粉體力學、沖擊阻尼、試驗優(yōu)化設計以及功率流等理論和實驗等諸多內容。通過理論分析、數(shù)值仿真和試驗設計相結合的方法，對PD的減振機理及其在減振領域的應用進行了有益的探索。 論文首先詳細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、的相關因素及其變化規(guī)律。 通過試驗研究的方法，揭示PD的一般減振機理。并在理論上，針對影響PD減振效率的主要內在因素之一的顆粒容器形狀和尺寸，通過建立相關的PD粉體力學模型，研究外界激勵力幅值和顆粒容器幾何特征對其阻尼特性影響。 在氣－固兩相流的理論基礎上，分析了顆粒阻尼的內部作用力，建立了自由端部固定有顆粒阻尼的懸臂梁自由振動模型。研究了梁的振動響應，并通過實驗證明所建立的研究模型是正確的。通過分析該模型的動態(tài)響應研究

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論。 針對影響PD減振特性的主要內在因素——顆粒材料密度、顆粒粒徑和體積百分數(shù)，通過二次回歸正交組合試驗設計，建立PD的試驗回歸模型并探討了此三個因素對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PD的參數(shù)進行了優(yōu)化設計，實驗證明了優(yōu)化結果的合理性。 采用功率流法來研究P

5、D在薄板上的分布位置對薄板振動的影響規(guī)律。通過對PD薄板結構采用離散建模方法，建立了PD板的振動方程，并利用Laplace 變換的方法求解方程得到PD板功率流的相應表達式。并對所建立的模型進行了分析討論，得到一些重要的規(guī)律。 最后對PD器和薄板的阻尼損耗因子進行試驗測量，同時提出PD板結構的實驗方法，通過實驗得到PD板結構的輸入功率流和傳遞功率流，并與理論計算值進行了比較，驗證理論分析中功率流模型以及由此得出的有關規(guī)律的有效性和