圆锥腔体非阻塞性颗粒阻尼减振特性研究

摘要

非阻塞性颗粒阻尼(non-obstructive particle damper, NOPD)腔体几何形状会显著改变颗粒层间的压力分布特性，从而影响其振动抑制性能。采用离散元数值方法(discrete element method, DEM)分析了圆锥腔体NOPD的动力学特性。首先，构建了NOPD基于离散元的数值模型，并进行了实验测试，结合实验结果验证了模型的可靠性。重点讨论了圆锥腔体NOPD结构参数如颗粒填充比、体积比参数(单个颗粒体积与腔体容积之比)及壁倾角等对其减振性能的影响机制。分析结果表明，圆锥腔体NOPD在0.6的填充比时呈现最佳阻尼效果，且该最优值与壁倾角无关。然后，通过对比分析发现在填充比低于0.6时，圆锥腔体NOPD增加了颗粒间碰撞耗能而表现出优于圆柱形腔体NOPD的减振性能；但当填充比超过0.6时，圆锥结构导致颗粒运动受限反而使其性能下降。参数优化计算显示，锥壁最佳倾斜角度区间为45°～55°,同时确定了最优体积占比参数为0.000 32。

关键词

NOPD / 圆锥腔体 / 离散元法 / 减振性能 / 圆锥腔体壁倾角

基金资助

湖北省技术创新专项资助项目(No.2017ABA164); 湖北省科技厅重大专项资助项目(No.2020BBB063); 国家重点研发计划资助项目(No.2017YFD0700905)