圆柱颗粒阻尼器的DEM仿真与实验验证

颗粒阻尼器的DEM仿真与实验研究是一篇深入探讨振动控制领域新技术的文章，作者林莎、陈前和段勇来自南京航空航天大学振动工程研究所。本文的焦点在于利用离散元方法（DEM）对一种圆柱状颗粒阻尼器进行建模和分析。DEM是一种数值模拟工具，它将连续系统分解为许多独立的、可交互的单元，每个单元遵循牛顿运动定律，通过动态松弛算法解决整个系统的运动问题。 首先，文章构建了一个DEM模型来模拟圆柱形颗粒阻尼器的工作原理。这个模型基于球体DEM模型，每一步都采用极小的时间步长，确保在单个时间间隔内，加速度和速度保持相对稳定。这种仿真方法有助于理解颗粒之间的非弹性碰撞和摩擦如何转化为阻尼效果，进而降低振动结构的能量。 其次，文章的核心部分是通过对比DEM仿真结果与实际实验数据，验证理论模拟的有效性。实验结果显示，仿真计算和实测数据之间有良好的一致性，这证实了DEM建模程序的准确性和可靠性。研究发现，颗粒阻尼器的能耗特性呈现出明显的规律：随着加速度幅值的增加，耗能会随之上升；而随着激振频率的提高，耗能反而会下降。这为设计者提供了关于如何优化颗粒阻尼器性能的重要参考。 颗粒阻尼技术的优势在于其简单、成本低，适用范围广泛，包括极端环境下的应用，且能利用现有结构空腔，不依赖特定方向。然而，由于涉及大量颗粒和复杂运动，传统的实验研究难以全面覆盖所有情况，因此仿真成为了不可或缺的研究手段。 这篇首发论文通过DEM仿真与实验相结合的方式，为颗粒阻尼器的理论分析和实际应用提供了强有力的支持，不仅提升了我们对这一振动控制技术的理解，也为未来在工程实践中推广和优化颗粒阻尼器提供了科学依据。