学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

颗粒阻尼器对悬臂梁结构受追振动的减震作用研究

作 者: 周天平
导 师: 慕青松
学 校: 兰州大学
专 业: 工程力学
关键词: 颗粒阻尼器 分数导数 功率谱密度 Riemann-Liouville差分法
分类号: TB535.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 131次
引 用: 3次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


颗粒阻.尼是一种运用颗粒运动引起的颗粒碰撞和摩擦进行耗能的减振新技术。近几年,鉴于颗粒阻尼在恶劣环境下的优良高频减振性能,颗粒阻尼技术已经在航空与汽车机械等领域得到实现,在诸多机械设备、载具等的减振控制中发挥了重要作用;建筑结构领域的工作者也正将其引入到建筑结构抗震设计研究中。但由于颗粒系统振动机制本身的复杂性和随机性,关于颗粒阻尼对结构减振的理论模型构建及实验研究等方面都不系统、完善。本文在总结近年来国内外关于颗粒阻尼器的研究和应用现状的基础上,运用分数导数理论对颗粒阻尼器的耗能机理和性能进行了相关理论分析、数值模拟,并得到其颗粒阻尼器的最佳减振模型。并以颗粒阻尼器的填充率、颗粒材料、粒径大小、安装位置等为变化参数,通过大量的关于带颗粒阻尼器钢柱件的随机振动实验,采集钢柱件在不同固有频率处的功率谱密度值,计算钢柱件能量响应值,研究附加颗粒阻尼器对其主结构的减振效应。本文主要工作包括以下几个方面:1.概述了颗粒阻尼和分数导数理论的基础理论及研究状况,进一步阐述了分数导数用于描述颗粒阻尼器对结构的阻尼力的可行性和合理性。2.简化得到关于悬臂梁顶端固定颗粒阻尼器结构的一阶截断振动模型,运用拉普拉斯变换法,对悬臂梁顶端固定颗粒阻尼器的分数阶导数自由振动衰减方程进行了解析求解。3.对悬臂梁顶端固定颗粒阻尼器的振动衰减方程,运用Riemann-Liouville定义的一阶离散差分法,通过MATLAB编制了关于悬臂梁顶端固定颗粒阻尼器的振动方程的相关程序。得到了对应不同颗粒填充率下分数阶导数方程的参数r、c2值。从物理机制上,一定程度的描述了颗粒阻尼器对主体结构的减振作用规律。4.对带颗粒阻尼器和等质量块的钢柱件进行了一系列的随机振动激励实验,采集钢柱件在各阶固有频率处的功率谱密度值,计算结构总能量响应值。研究了阻尼器填充率、颗粒物理性质、粒径尺寸、布置方式等因素对颗粒阻尼器减振效应的影响规律,分析了安装颗粒阻尼器或相等质量块对主体结构钢柱件的固有频率影响。并得到以下几个重要发现:a.阻尼器的质量变化不影响主体结构的固有频率。b.带中钢珠颗粒阻尼器的最佳填充率为70%。c.颗粒粒径及颗粒阻尼器的尺寸对阻尼器减振效果具有显著影响。d.在相同的颗粒填充率条件下,小钢珠颗粒阻尼器的减振效果显著优于小石粒。e.颗粒阻尼器能有效地抑制钢柱件1阶固有频率处的振动幅值。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章 关于颗粒阻尼器的研究背景和方法  9-13
  1.1 颗粒阻尼器的定义  9
  1.2 关于颗粒阻尼技术的国内外研究状况  9-10
  1.3 颗粒阻尼器在工程实际中的应用和研究意义  10-11
  1.4 颗粒阻尼器减振机制研究小结及本文研究方法  11-13
第二章 分数导数理论概述和分析方法  13-19
  2.1 分数阶导数的历史和经典模型  13-14
  2.2 关于分数导数定义和基本性质  14-15
  2.3 应用分数阶导数模拟颗粒阻尼器阻尼的可行性  15-16
  2.4 关于含分数导数阶振动方程的求解方法  16-19
第三章 带颗粒阻尼器的悬臂梁物理模型构建及解析求解  19-22
  3.1 带颗粒阻尼器的悬臂梁一阶截断物理模型  19-21
  3.2 分数阶导数振动方程的拉普拉斯变换求解  21-22
第四章 带颗粒阻尼器悬臂梁振动方程的分数导数法数值模拟  22-32
  4.1 引言  22
  4.2 关于分数导数的振动方程数值模拟基本思想  22-23
  4.3 带颗粒阻尼器悬臂梁自由衰减振动的实验数据  23-24
  4.4 数值模拟结果与实验结果对照  24-30
  4.5 数值模拟实验振动曲线总结分析  30-32
第五章 颗粒阻尼器的实验研究  32-46
  5.1 实验设备装置和振动台相关知识  32-33
  5.2 实验原理及误差因素  33-35
    5.2.1 实验原理  33-35
    5.2.2 实验误差  35
  5.3 试验材料及方案  35-37
    5.3.1 实验材料  35-36
    5.3.2 实验方案  36-37
  5.4 实验结果处理分析  37-45
    5.4.1 颗粒阻尼器对钢柱件固有频率的影响  37-38
    5.4.2 中型钢珠颗粒阻尼器的最佳减振效果填充率  38
    5.4.3 颗粒阻尼器对钢柱件1阶固有频率处的能量幅值影响  38-39
    5.4.4 颗粒阻尼器的颗粒粒径对其阻尼效应的影响  39-40
    5.4.5 不同材料颗粒阻尼器随填充率变化的减振效应  40-42
    5.4.6 石栗和小钢珠两种材料的减振性能及效果比较  42
    5.4.7 同一颗粒阻尼器在不同阶固有频率处阻尼效应  42-44
    5.4.8 颗粒阻尼器安装位置对钢柱件减振效果的影响  44-45
  5.5 实验总结  45-46
第六章 本文总结及展望  46-50
  6.1 本文总结  46-48
  6.2 关于颗粒阻尼技术研究应用展望  48-50
附录  50-54
参考文献  54-57
致谢  57

相似论文

  1. 一类时间分数阶偏微分方程数值解的有限元逼近,O241.82
  2. 伽玛暴微光变特征时标研究,P172.3
  3. 基于VPG技术的汽车平顺性虚拟仿真研究,U461.4
  4. 波面PSD的干涉测试与计算软件研究,TP311.11
  5. 横轴式掘进机截割载荷的数值分析,TD421.5
  6. 基于外源负荷激励的EEG-EMG协同分析与相关性研究,R87
  7. 基于BCI多动作模式的ERD/ERS信号分析及识别方法的研究,TN911.6
  8. SiC_p/Al复合材料高速切削加工表面微观形貌表征的研究,TG506.1
  9. 基于随机减量技术的频域运行状态模态分析,TB123
  10. LTE上行功率控制的研究,TN929.5
  11. 车辆道路时域模拟、小波分析与路面分形研究,U461.51
  12. 无砟轨道动力特性及动力吸振技术研究,U213.244
  13. 超宽带系统与窄带系统的干扰与共存分析,TN925
  14. 基于傅里叶变换的流化床压力波动的实验研究,TQ021
  15. XDSL功率谱密度测试方法研究,TN915.61
  16. 脉冲超宽带功率谱及其控制技术研究,TN925
  17. Galileo导航信号特性分析与仿真研究,P228.4
  18. 切削表面残留走刀痕理论分析与抛光去除实验研究,TG501
  19. 非回转对称微结构金刚石切削技术研究,TG48
  20. 超精密加工表面粗糙度测量方法对比及功率谱密度评价,TG84
  21. 基于PSD方法的KDP晶体超光滑表面表征技术研究,O76

中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 振动、噪声及其控制 > 振动和噪声的控制及其利用 > 隔振、减振材料与结构
© 2012 www.xueweilunwen.com