[发明专利]一种二维振动条件下颗粒阻尼器减振效果的3D数值仿真方法

说明书

本发明公开一种二维振动条件下颗粒阻尼器减振效果的3D数值仿真方法，通过改造颗粒阻尼器数值模型的外界激励模块，使其可以实现对二维平面内6种场景情况的振动仿真，进而预测对应振动条件下的颗粒阻尼减振效果。通过同已有实验的比较，本发明提出的数值仿真方法具有较高的精确度。

技术领域

本发明属于一种减振降噪技术的数值仿真手段，具体为一种可预测发生二维平面内振动的颗粒阻尼器减振效果的二维振动条件下颗粒阻尼器减振效果的3D数值仿真方法。

背景技术

颗粒阻尼在极端温度条件下具有广阔的应用前景，由于其极宽的温度适用范围，颗粒阻尼常被用于航空航天领域中极端工况下的振动抑制，并显示出很好的减振效果。但目前因为其影响因素多，设计方式复杂，且减振效果存在高度非线性，应用受到限制。仅阻尼器空腔的激振方式和激振量级不同，就会对减振性能产生影响。到目前为止，多数研究仅可对一维振动条件下(限于水平方向或者竖直方向)的颗粒阻尼器进行仿真，得出的结论也往往难以推广，甚至不同仿真模型会产生看似矛盾的结论。究其原因，除去阻尼器自身规格的差别外，阻尼器振动形式的影响不可忽视。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种二维振动条件下颗粒阻尼器减振效果的3D数值仿真方法，可以更为全面的了解给定颗粒阻尼器在不同振动形态下的减振效果，且使阻尼器的运动轨迹更接近实际，提升数值仿真的准确性。

本发明提出的一种二维振动条件下颗粒阻尼器减振效果的3D数值仿真方法，其特征在于：通过下述步骤实现：

步骤1：建立颗粒阻尼器离散元模型；

(1)建立可描述二维振动的3D颗粒阻尼器数值模型；

(2)建立内部颗粒模型；

步骤2：根据振型特点和应用场景设置外界激励参数；

外界激励参数设置如下：

对6个场景设置外界激励参数，具体为：

场景1：当颗粒阻尼器仅在水平或者竖直方向自由振动时，外界激振力F_ext1及F_ext2均设置为0，同时将无振幅的运动维度位移固定为0；

场景2：当颗粒阻尼器被安置于斜坡上做往复振动，其运动轨迹与重力夹角为固定值，且无外界激振力时，振动轨迹同竖直方向存在夹角γ，此时将其转化成竖直方向自由振动处理，固定重力加速度变为g·sinγ；

场景3：当颗粒阻尼器发生在水平或竖直方向的一维强迫振动时，对数数值模型可在振动方向上根据实际条件设置外界激振力，无振动维度上其激振力和位移约束均设置为0；

场景4：当颗粒阻尼器被安置于斜坡上做往复振动，其运动轨迹与重力夹角为固定值，且外界激振力幅值为沿夹角方向的F_ext时，需对激振力幅值F_ext进行分解，水平方向幅值F_ext1为F_ext sinγ，竖直方向幅值F_ext2为F_ext cosγ；

场景5：当颗粒阻尼器受到两个方向垂直方向激振力干扰，其中一个方向激振频率ω₁与阻尼器附着结构的固有频率ω_n非常接近时，结构发生共振，此时该方向的结构响应会比另一方向大很多，可认为该方向为颗粒阻尼器的减振主方向，另一方向的外界激励为对颗粒阻尼器的激励干扰。此时可对数值模型按照φ₁＝φ₂，ω₁＝I₁ω_n，ω₂＝I₂ω_n，其中I₁、I₂分别为水平和竖直方向激振频率倍数，F_ext1及F_ext2根据实际作用情况进行设置。