《顆粒阻尼器的減振機理及其在土木工程中的套用初探》是依託同濟大學，由魯正擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：顆粒阻尼器的減振機理及其在土木工程中的套用初探
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：魯正
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
顆粒阻尼器以其簡單可靠、對溫度變化不敏感、易於用在惡劣環境等優點，成為一種廣泛套用在航空航天以及機械工程領域中的熱門的減振裝置。但是由於其運動形態很複雜，具有高度非線性，且工作性能受很多參數影響，因而其耗能機理還未被完全理解。深入開展顆粒阻尼器的試驗和計算分析研究，對於透徹理解顆粒阻尼器的物理本質，對於探索其在土木工程領域的減振套用前景具有重要的理論和工程意義。本課題探索顆粒阻尼器的減振機理及其在土木工程中的套用前景和發展潛力。通過振動台模型試驗和理論分析，揭示顆粒阻尼器的減振規律，深入理解其耗能機理，著重考察其對於地震和風振的減振控制效果，並研究對傳統顆粒阻尼器的改進方法；建立多自由度體系附加顆粒阻尼器系統的計算機仿真分析方法，探索影響其工作性能的最佳參數，並提出合理有效的計算方法，以期用於實際工程的設計套用。
結題摘要
顆粒阻尼器概念簡單、減振頻帶較寬、溫度不敏感，已廣泛套用於航空航天和機械工程，但其在土木工程中的套用還處於起步階段。本項目通過理論分析、數值模擬和振動台試驗的手段，對顆粒阻尼器的減振機理及其在土木工程中的套用做出了探索。利用離散單元法，通過合理選擇接觸模型，計算時步，並引入高效的接觸檢測算法，建立了顆粒阻尼器的球狀離散元數值模型，編制了相應的計算程式，完成了對該數值模擬方法的理想試驗和振動台試驗驗證；系統研究了顆粒阻尼器在不同動力荷載（包括自由振動、平穩激勵、非平穩隨機激勵），尤其是地震作用下的工作性能，揭示了其最優工作狀態下的運動機理，探求了其不同組成部分之間相互作用的物理本質，提出了相應的“全局化”指標；開展了三層鋼框架附加顆粒阻尼器系統在單向和多向地震波輸入下的振動台試驗，觀測了最優工作狀態下的運動形式，檢驗了理論和數值分析的結論，明確了其對土木結構動力回響的控制效果，試驗結果表明附加很小質量比（2.25%）的多單元多顆粒阻尼器能夠減小主體結構的動力回響，尤其是反映能量效應的均方根位移回響（減震效果達到40%）；系統考察了影響顆粒阻尼器性能的各個參數，比較了不同形式顆粒阻尼器的優缺點，提出了改進傳統顆粒阻尼器性能的方法，給出了實際工程套用阻尼器形式的建議。項目成果建立了土木結構套用顆粒阻尼器的分析方法，並為其設計提供了理論依據，展示了其在土木工程套用的巨大前景，為土木結構振動控制的發展提供了另一種有效的途徑，具有重要的理論意義和工程套用價值。
