《基於顆粒阻尼的結構減震方法研究》是依託北京工業大學，由閆維明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於顆粒阻尼的結構減震方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：閆維明
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
顆粒阻尼技術利用填充於結構內部或附屬空腔內的金屬或非金屬顆粒碰撞和摩擦作用產生的阻尼效應減輕結構振動，具有減振效果好、作用頻頻寬、布置靈活等優點，在航空和機械振動控制領域得到了廣泛的研究和一定的套用。對房建和橋樑結構而言，考慮到其特點和經濟適用性，可選用砂粒、卵礫、混凝土球等作為阻尼顆粒，並將其分散布置於建築隔牆、梁式樓梯的樓梯板下、屋頂架空保溫隔熱層、設備層、箱梁、塔頂和空心墩等位置，從而可較大程度上實現分布阻尼並藉此獲得良好的減震效果。有鑒於此，本項目擬借鑑和利用航空及機械等領域相關成果，研究可用於房建和橋樑結構的顆粒阻尼減震理論和方法，包括顆粒阻尼器的減震機理，顆粒材料、空腔形狀、填充率、振動頻率和強度等因素對顆粒阻尼器性能的影響，顆粒阻尼器在結構中的不同安放位置和質量比等參數對其減震效果的影響，以及相應的減震分析與設計計算理論和方法等。
結題摘要
顆粒阻尼技術利用填充於結構內部或附屬空腔內的金屬或非金屬顆粒碰撞和摩擦作用產生的動量交換和阻尼效應減輕結構振動，具有作用頻頻寬、布置位置靈活、可提供分布阻尼、無需維護等優點，在航空及機械振動控制領域得到了廣泛的研究和一定的套用。但由於顆粒阻尼的高度非線性，在相對低幅低頻的土木工程領域中有關顆粒阻尼器性能的研究仍較少，顆粒阻尼器在土木工程領域的套用方法研究尚處探索階段。本項目充分借鑑和利用航空及機械等領域有關成果，研究可用於房建和橋樑結構的顆粒阻尼減震理論和方法，包括顆粒阻尼器的減震機理，阻尼顆粒的選材、填充率、振動頻率和強度等因素對顆粒阻尼器性能的影響，顆粒阻尼器在結構中的不同安放位置和質量比等參數對其減震效果的影響，以及相應的減震分析與設計計算理論和方法等。本課題主要研究結論如下：（1）顆粒阻尼器機理和性能研究方面，顆粒的填充狀態和附加質量對顆粒阻尼器的性能影響顯著，顆粒堆積後，顆粒運動受限，阻尼器性能變差；顆粒材料、粒徑和數量主要影響顆粒的填充狀態，對顆粒阻尼器的最優性能影響不大。（2）顆粒阻尼器減震控制研究方面，提出了隔艙式顆粒阻尼器和調頻型顆粒阻尼器（TPD），根據顆粒阻尼器性能研究結果對其進行了設計，開展了基於顆粒阻尼器的振動台試驗研究，結果表明，合理設計的顆粒阻尼器具有良好的減震控制效果；調諧作用是土木工程用顆粒阻尼器發揮減震控制效果的重要組成部分；隨顆粒阻尼器質量比的增加，減震控制效果提高；布置位置對顆粒阻尼器減震控制效果影響顯著，阻尼器應布置在結構回響較大的位置。（3）顆粒阻尼器減震分析與設計方法方面，建立了TPD的簡化線性、非線性分析模型及相應的參數計算方法，基於某高架橋樑振動台試驗對數值模擬結果進行了評價，並以線性分析模型為基礎提出了TPD的參數最佳化方法。相關研究成果可為顆粒阻尼器在建築與橋樑結構減震控制領域的套用提供理論、試驗和數值分析指導。
