颗粒阻尼技术应用在建筑工程上的初步试验探索.doc

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将一定粒径的颗粒材料（如铁砂、铅粒等）装入相应的结构空腔内，当系统产生振动时，颗粒体在结构空腔内往复运动，与腔壁碰撞，同时颗粒之间也相互碰撞和摩擦，从而消耗振动能量，这种耗能作用称为颗粒阻尼(Particle Damping，简称PD)。PD技术具有应用环境范围广，对原结构改动小，产生的附加质量小，作用频带宽，布置灵活，减振效果显著等优点，且具有与温度独立性，也无材性退化与疲劳效应等问题，使得其适用性大大增强，是二十世纪九十年代以来，航空航天、机械等领域减振控制的研究热点之一，而在建筑物上应用则很少有研究。 本文探讨了颗粒阻尼在土木工程领域的应用问题，包括颗粒阻尼材料的选取及其在结构中的可能安放位置，并通过振动台试验对砂及钢珠的减振效果进行了实验分析。 …… 3.2 实验筛选 将自频为3.7Hz、阻尼比为0.75%的单层钢框架缩尺模型（如图2所示）安装于电磁振动台上，在粘接于其顶部的不锈钢圆盘中盛放一定质量（与结构总质量比为10%）的阻尼颗粒，为对比减振效果，将同质量的铁块附于结构表面进行配重对比。通过振动台输入不同频率，不同加速度峰值的正弦波，测试模型的加速度反应。测试结果表明，模型加速度反应达到0.4g后，盘内的粗砂开始运动，而细砂则需要更高的加速度，卵砾起动加速度较粗砂略低。不同阻尼材料的模型加速度反应不同，但均比盘内未加砂时明显减轻，说明三种材料都有一定的阻尼效果，其中结构的加速度反应以粗砂最小，卵石最大。瞬时阻尼比对比（见图4）表明粗砂和卵石阻尼比较大，细砂较小。综合以上实验结果，粗砂减震效果最为理想。
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