柔索的微颗粒阻尼实验研究及微颗粒阻尼参数分析

斜拉桥是现代交通工程中广泛采用的桥梁体系,随着设计理论、计算手段、材料技术的不断发展,施工方法、设备装备水平的不断提高,斜拉桥跨径越来越大,斜拉索的长度也越来越长。随着拉索长度的增加,拉索的振动也愈加显著。拉索的剧烈振动会对桥梁产生不容忽视的危害,目前,斜拉桥的拉索减振措施也主要从改变拉索本身的结构特点及力学性能入手,包括空气动力学措施、机械减振措施和结构减振措施三种类型。 非阻塞性微颗粒阻尼(Non-obstructive Particle Damping,简称NOPD)技术是由Panossian博士首先提出的,是一种冲击阻尼与摩擦阻尼有效结合的复合阻尼新技术。主要通过在结构的孔洞内填充一定量的颗粒,使结构在振动时,颗粒与颗粒之间、颗粒与孔壁之间不断地撞击和摩擦,进行动能交换,并消耗结构的振动能量,从而使结构的振动迅速衰减,达到减振的目的。 本文通过对柔索构件的自由振动实验,将拉索的空气动力学措施与非阻塞性微颗粒阻尼这种新的减振形式相结合,研究具有较强能量耗散能力的柔索减振措施,探索其合理的颗粒布置方案、空腔大小和能量耗散机理。 为了了解空腔内颗粒的运动规律,在离散单元法的理论基础上,结合EDEM软件对置入颗粒的长方形空腔管和圆柱形空腔管进行了模拟分析,研究颗粒粒径、颗粒填充率、空腔形状和振动频率等因素对结构阻尼的影响,探索颗粒阻尼的能量耗散机理。