论文摘要
颗粒阻尼器以其减振频带宽、冲击力小、噪声小等优点受到工程技术人员和学者的广泛关注。颗粒物质体系的精细力学行为研究有助于进一步揭示颗粒阻尼的耗能机理,其中一个很重要的方面就是将尚未有完善理论体系的塑性行为引入颗粒物质接触模型的建立。随着颗粒介质基本理论的发展和高性能计算技术的提高,通过对颗粒介质振动耗能机理宏-细观不同尺度的研究,有望促进颗粒阻尼技术的改进和发展。本文通过现场试验和数值仿真两种手段,研究了不同接触模型下的颗粒阻尼耗能机理和减振特性,建立了颗粒法向接触的粘-弹-塑性本构关系,分析了不同接触模型对颗粒介质耗能机理和减振特性的影响,研究了不同材料、几何、外部激励等参数下颗粒介质振动耗能机理的主要特点。论文主要内容如下：采用有限元方法并基于ABAQUS系统,研究了弹性静态接触模型在单元类型、网格个数、载荷大小及方式和验证方法等方面对模拟结果的影响,建立了与Hertz理论解相符的模型；以此模型为基础,研究了颗粒的塑性接触力学行为,基于有限元计算结果,对不同粒径塑性力与变形之间的关系进行数值拟合,最终获得特定材料下（本文为铝材料）颗粒法向塑性接触无量纲本构关系；文中同时对颗粒间动态弹塑性接触的作用形式进行了初步分析。使用FORTRAN平台,开发了基于粘-弹-塑性接触模型的颗粒阻尼DEM数值分析系统,研究了塑性接触对颗粒阻尼耗能减振特性的影响。结果表明颗粒间的塑性接触是颗粒阻尼的主要耗能形式,当颗粒间出现塑性耗能时,其它耗能形式在总耗能中的比例将大幅度下降。设计并完成了外置型颗粒阻尼器对简谐激励下简支梁的减振试验研究。通过系统激振力和振动响应加速度的谱图分析,观察到不同简谐激励条件下的简支梁颗粒阻尼系统出现倍频现象,分析并确定了倍频来源于颗粒介质的非线性振动；采用半功率点法,研究了粒径和激振功率等参数对颗粒阻尼简支梁振动系统阻尼比的影响,结果表明较大粒径的颗粒阻尼器存在唯一最优填充率,当颗粒粒径稍小时,最优填充率分布在一段区间,当颗粒粒径较小时,会存在多个局部最优填充率。同时,较大的激振功率也更有利于发挥颗粒介质的阻尼效应。