EXPERIMENTAL STUDIES OF THE MECHANISM OF PARTICLE DAMPERS BASED ON A SDOF SYSTEM UNDER HARMONIC EXCITATION

颗粒阻尼技术是一种新型的被动振动控制方法，它具有多方面的优点，包括布置灵活、提供分布式阻尼、在宽频带范围内具有显著的振动吸收效果等。该技术在航空航天及机械振动控制领域中得到了广泛的研究，但在土木工程领域尚处于不成熟的阶段。本研究设计并制造了单自由度（SDOF）钢框架，并将其作为研究项目。通过比较原始结构与附加颗粒后的结构在简谐激励下的响应，研究了填充颗粒的质量、颗粒尺寸、容器底部的摩擦系数、激励的强度和频率等参数对地震控制效果的影响。 结果表明，随着颗粒质量的增加，地震控制的效能开始时会增加，然后减少。小颗粒相较于大颗粒表现出更好的效果。在简谐激励下，摩擦系数对颗粒阻尼性能的影响很小。随着激励强度的增加，性能首先保持在一定水平，然后变差。当激励频率较低时，带颗粒的结构响应可能高于无颗粒的结构；相反，当激励频率大于或等于主结构的自然频率时，带颗粒的结构响应大幅降低。这表明颗粒阻尼技术在减少单自由度结构的振动方面有良好的效果，并且在土木工程领域具有广阔的应用前景。 关键词包括SDOF、振动控制、简谐激励和颗粒阻尼。引言部分提到，颗粒阻尼技术作为一种新颖的被动振动控制手段，在航空航天和机械工程中得到了广泛的研究，但其在土木工程中的应用还处于发展阶段。本研究的重点在于利用SDOF钢框架作为试验对象，通过对比分析在简谐激励作用下，原始结构与附加颗粒阻尼的结构的动态响应，来深入理解颗粒阻尼技术的作用机制。研究的参数包括颗粒填充质量、颗粒粒径大小、容器底部摩擦系数、激励的强度和频率等对振动控制效果的影响，这些参数的研究有助于更准确地理解和应用颗粒阻尼技术。 研究发现，颗粒阻尼对振动的抑制效能会随着颗粒质量的增加而出现先增加后减少的趋势，较小的颗粒尺寸可以提供更优的减振效果。对于激励强度和频率方面，研究显示颗粒阻尼在一定的激励强度下可以维持稳定的减振效果，但当激励强度过高时效果会变差。对于激励频率的影响，当激励频率低于结构的自然频率时，颗粒阻尼对减小结构振动的作用不大；反之，当激励频率等于或超过结构的自然频率时，颗粒阻尼能显著降低结构的振动响应。因此，颗粒阻尼技术对于土木工程中的结构振动控制具有重要的应用价值。通过这项研究，可以进一步推动颗粒阻尼技术在土木工程领域的成熟和应用，拓展其在实际工程中的应用范围。