题名 一种颗粒阻尼惯容减振器的设计与性能分析
1
作者
王鑫 王宪杰 郑飞云 陈永党 唐跃 胡德杰
机构
云南大学建筑与规划学院 湖北省电力规划设计研究院有限公司
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2025年第16期6742-6751,共10页
基金
国家自然科学基金(52268037)。
文摘
颗粒阻尼耗能原理和惯容增效原理在结构减振控制中得到了广泛应用,基于颗粒阻尼和惯容的优点设计一种颗粒阻尼惯容减振器(particle-damping inertial capacity shock damper,PID),其内部主要包含颗粒阻尼单元、惯性质量单元以及刚度单元。首先,阐述PID的工作原理,建立单自由度PID减振结构的力学分析模型;并制作一个小型PID实物模型,设置多种工况对PID进行力学性能测试;然后,利用多体动力学软件和离散元软件联合仿真的方法进一步对PID的力学性能进行探究;最后,为验证其工程应用价值,通过有限元结构分析软件SAP2000对配置PID和调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)的减振结构进行动力时程分析。结果表明:PID具有优良的减振性能,当其他条件一定时,PID耗能效果随着振动位移幅值和振动频率的增大而增大;在建筑结构中,PID表现出比TMD更佳的减振能力,具有较高的工程应用价值。
关键词
颗粒 阻尼 惯 容 减振器 (pid )力学性能测试 联合仿真 动力时程分析
Keywords
particle damping inertial capacity shock damper(pid ) mechanical performance test joint simulation power time course analysis
分类号
TH703.63
[机械工程—精密仪器及机械]
题名 惯容悬架阻尼比解析匹配方法及实验应用
2
作者
李航 赵雷雷 张浩 于曰伟 王松 刘秀清
机构
山东理工大学交通与车辆工程学院 北京邮电大学现代邮政学院(自动化学院)
出处
《液压与气动》
北大核心
2025年第2期69-78,共10页
基金
山东省优质专业学位教学案例库建设项目(SDYAL2023113) 山东理工大学研究生教育质量提升计划项目(222069) 2024年度山东理工大学本科教学研究与改革项目-实验教学研究项目(202423)。
文摘
汽车惯容悬架系统中液压减振器的选型、匹配及实验数据分析缺乏高效且实用的阻尼比解析匹配方法,为此提出一种基于黄金分割法的惯容悬架系统最佳阻尼比解析匹配方法。首先,基于汽车惯容悬架系统的动力学模型,结合随机振动理论,推导出车身垂向振动加速度、车轮动载及悬架动挠度均方根响应的解析表达式;其次,分别从汽车安全性与舒适性角度出发,推导出惯容悬架系统阻尼比解析式,进而利用黄金分割法,提出了惯容悬架系统最佳阻尼比的解析匹配方法;最后,通过实例设计与数值优化对比验证其有效性。结果表明,该方法与数值优化结果的相对偏差小于5%,展现出较高的准确性和实用性。与传统方法相比,该解析方法给出了简洁、实用的解析表达式,直观展现了车辆参数与悬架最佳阻尼比的对应关系,避免了数值计算的复杂性,不仅能便于工程技术人员使用,且可有效服务于实验实训。
关键词
惯 容 悬架液压减振器 液压阻尼 解析匹配 实验实训
Keywords
inertial suspension hydraulic shock absorber hydraulical damping analytical matching experimental and training
分类号
TH137
[机械工程—机械制造及自动化]
U463.33
[机械工程—车辆工程]
G642.0
[文化科学—高等教育学]
题名 叠层式单颗粒-惯容系统减振控制理论分析与试验研究
3
作者
孙澔鼎 何浩祥 程扬 高晓建
机构
北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室
出处
《土木工程学报》
北大核心
2025年第8期28-43,81,共17页
基金
国家自然科学基金(52378469)。
文摘
传统单颗粒阻尼器存在颗粒半径过大、空间占用率高等局限,多颗粒阻尼器存在启振条件苛刻、动量交换效率低等不足。为提升颗粒阻尼器的减震性能,提出将叠层式单颗粒阻尼器(stacked single particle damper, SSPD),并将其与齿轮齿条惯容装置相结合,进而形成叠层式单颗粒惯容减振系统(stacked single particle-inerter damping system, SSPIS)。在深入分析颗粒各阶段受力状态的基础上,剖析SSPIS减振机理,构建SSPIS-结构系统力学模型,并提出该力学模型的数值模拟流程。为验证SSPIS理论力学模型与数值模拟分析流程的准确性,并探究SSPIS对受控结构的真实减震控制效果,制作钢框架模型结构,完成地震模拟振动台试验。动力试验与理论结果表明:将惯容装置布置于SSPD中可显著提升颗粒与结构的动量交换效率,增大其表观质量与耗能能力,拓宽SSPIS的减振频带。相较于传统颗粒阻尼器,SSPIS在各类场地地震作用下均可对受控结构产生良好的控制效果,具有良好的工程应用前景。
关键词
结构振动控制 颗粒 阻尼 器惯 容 碰撞耗能 振动台试验 惯 容 系数
Keywords
structural vibration control particle damper inerter collision energy consumption shaking table tests inerter coefficient
分类号
TU352
[建筑科学—结构工程]
TU391
[建筑科学—结构工程]
题名 新型颗粒阻尼惯容减振器设计及其减振性能分析
被引量：3
4
作者
郑飞云 王宪杰 江鑫禹 王如双 任浩 雷春雨
机构
云南大学建筑与规划学院
出处
《噪声与振动控制》
CSCD
北大核心
2023年第5期286-291,共6页
基金
云南大学第一届专业学位研究生实践创新资助项目(2021Y062)。
文摘
颗粒阻尼器利用颗粒与颗粒或者颗粒与容器之间的碰撞与摩擦消耗振动能量,具有优良的振动控制性能。惯容减振技术可加剧阻尼元件的耗能,具有耗能增效的作用。结合颗粒阻尼减振技术和惯容减振技术,设计一种新型颗粒阻尼惯容减振器;采用离散元软件与多体动力学软件进行联合仿真,在仿真模型基础上研究颗粒材料类型、粒径、数目、初始位移量、激振频率参数变化对减振特性的影响规律。研究结果表明:颗粒阻尼惯容减振器的减振效果随着颗粒填充率增大先增强后减弱,随着颗粒粒径减小增强;所选材料中,钢材颗粒的减振性能优于其他材料;控制其他条件相同时,振动位移越大,减振效果越好;该减振器对于不同的振动频率都具有一定减振效果,但在中高频率范围内及自振频率附近减振效果更佳。该模型仿真结果可为结构抗震及抗风设计提供参考。
关键词
振动与波 颗粒 阻尼 惯 容 减振减振器 设计联合仿真 等效阻尼 比
Keywords
vibration and wave particle damping inertial capacity vibration reduction shock absorber design co-simulation equivalent damping ratio
分类号
TH703.63
[机械工程—精密仪器及机械]
题名 考虑惯容的多颗粒阻尼器等效力学模型及试验验证
被引量：8
5
作者
黄绪宏 许维炳 王瑾 闫维明 陈彦江
机构
北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点试验室
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021年第18期102-111,共10页
基金
国家自然科学基金(51978021,51908015) 国家重点研发计划(2017YFC1500604,2017YFC1500603)。
文摘
在现有多颗粒阻尼器(M-PD)等效单颗粒力学模型研究基础上,通过引入惯容考虑颗粒群滚动对M-PD减振效果的影响,建立了考虑惯容的等效惯性单颗粒模型(EISM),并基于Runge-Kutta算法建立了简谐激励及地震激励下M-PD单自由度结构运动状态的完整求解算法。设计进行了M-PD控制下的单层钢框架振动台试验,探究了不同颗粒填充率对结构顶层位移频响曲线的影响,提出了非堆积状态下EISM参数取值原则,进而进行了EISM模型的试验验证及基于既有等效单颗粒模型的数值对比分析;在模型验证的基础上,基于EISM进行了自由振动、简谐激励及地震作用下减振效果分析及能量变化规律分析。模型验证及减振效果分析结果表明:相比较于现有等效单颗粒力学模型,EISM模型能够进一步反映M-PD减振效果及减振机理,且提出的模型参数取值原则更加适应于非堆积状态下的M-PD数值模拟;不同激励情况下M-PD均具有较好的减振效果,但在最优碰撞间距取值下现有等效单颗粒模型可能会高估M-PD减振效果。
关键词
多颗粒 阻尼 器(M-PD) 等效模型 惯 容 未堆积 减振效果
Keywords
multi-particle damper(M-PD) equivalent model inerter non stacking state damping effect
分类号
TU352.11
[建筑科学—结构工程]
题名 双调谐颗粒惯容系统的减震控制研究
被引量：6
6
作者
鲁正 周超杰 陈芸菲
机构
同济大学土木工程学院 同济大学土木工程防灾国家重点实验室
出处
《地震工程与工程振动》
CSCD
北大核心
2022年第6期35-43,共9页
基金
国家自然科学基金项目(51922080,52178296) 上海市优秀学术带头人计划项目(20XD1423900)。
文摘
为有效提升传统阻尼器的减震性能,文中提出一种双调谐颗粒惯容系统(particle inerter system,PIS)进一步发挥惯容系统的质量放大效应和阻尼放大效应提高阻尼器的减震控制性能,并实现轻质化减震控制。首先基于简谐激励分析了典型惯容系统C2的动力响应特性,并选取惯容系统C2与颗粒调谐质量阻尼器耦合共同实现震动控制效果;然后选用3条地震波作为外界激励,对附加PIS的单自由度结构进行数值仿真分析,将其与附加颗粒调谐质量阻尼器的结构性能作对比,发现双调谐颗粒惯容系统具有较好的减震控制效果,尤其是对均方根响应的控制。同时,以输入El Centro波为例,双调谐颗粒惯容系统能够减小阻尼器运行行程并实现轻质化设计,具有一定的实际工程应用价值。
关键词
双调谐颗粒 惯 容 系统 惯 容 系统颗粒 调谐质量阻尼 器轻质化设计
Keywords
double-tuned particle inerter system inerter system particle tuned mass damper lightweight design
分类号
TU352.1
[建筑科学—结构工程]
题名 非理想型颗粒惯容系统的减震性能研究
7
作者
鲁正 周超杰 谢丽宇 陈云
机构
同济大学土木工程学院 同济大学土木工程防灾国家重点实验室 海南大学
出处
《土木工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第S01期168-174,共7页
基金
国家自然科学基金(51922080,52178296) 上海市优秀学术带头人计划(20XD1423900) 中央高校基本科研业务费专项(11080)
文摘
该文考虑了非理想型惯容器中阻尼的存在,将PTMD与惯容系统(惯容单元和阻尼单元并联)相结合,提出一种新的减震系统—颗粒惯容系统(Particle Inerter System,PIS)。首先,基于简谐荷载激励分析了惯容系统的动力响应特性;随后,建立了PIS基于单自由度结构的运动控制方程,对比研究了PIS和PTMD在地震激励下的减震性能;最后,以El Centro波为例,对PIS的减震机理展开分析,并得到惯质比和阻尼系数对PIS控制效果的影响。研究表明,PIS在不同地震激励作用下的减震性能良好,相较于PTMD减震效果更好,可以有效抑制单自由度主体结构的震动;在El Centro波作用下,PIS相比于PTMD的峰值和均方根响应减震优势均在26%以上,阻尼器工作行程减少47.54%,阻尼器的耗能效率更高,进而可实现高性能要求下PTMD的轻质化设计;随着惯质比的增大,PIS的控制效果呈上升趋势,而阻尼系数则恰恰相反。
关键词
颗粒 调谐质量阻尼 器惯 容 系统颗粒 惯 容 系统减震性能 轻质化设计
Keywords
particle tuned mass damper inerter system particle inerter system damping performance lightweight design
分类号
TU352.1
[建筑科学—结构工程]
题名 基于能量的非堆积型多颗粒阻尼器减振机理分析
被引量：2
8
作者
黄绪宏 李小军 周龙云 闫维明
机构
北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点试验室
出处
《土木工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第4期42-54,共13页
基金
国家自然科学基金(51978021,51908015) 国家重点研发计划(2017YFC1500604,2017YFC1500603)。
文摘
为进一步研究非堆积型多颗粒阻尼器(NPPD)减振机理,从能量角度基于等效连体惯容质量模型(DIMEM)对NPPD依次进行物理参数对应减振机理分析及振动控制过程中能量变化规律分析。首先对DIMEM模型进行简介,重点陈述DIMEM模型的建立、DIMEM-单自由度结构运动微分方程及试验验证。在此基础上,定义周期耗能指标及周期动量交换指标,并据此进行物理参数影响机理分析。最后,基于DIMEM模型依次进行自由振动、共振简谐激励及地震作用下减振效果分析,并重点对系统运动过程中能量变化规律及耗能占比进行讨论。结果表明多颗粒阻尼器减振效果变化规律受耗能及动量交换综合影响,单纯依靠耗能机理较难对NPPD减振效果变化规律进行解释。振动控制过程中系统能量主要通过颗粒之间相互作用进行耗散。基于DIMEM模型的NPPD减振机理及减振效果分析对于进一步认识颗粒阻尼器及颗粒阻尼器优化具有重要研究意义。
关键词
非堆积型多颗粒 阻尼 器 连体惯 容 质量模型 惯 容 减振机理 能量
Keywords
non-packed particle damper double inertia mass equivalent model inerter vibration reduction mechanism energy
分类号
TU352
[建筑科学—结构工程]
TB535
[理学—声学]
