顆粒阻尼技術(shù)研究綜述

魯 正，呂西林，閆維明

(1.同濟(jì)大學(xué) 土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092;2.北京工業(yè)大學(xué) 工程抗震與結(jié)構(gòu)診治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100124)

顆粒阻尼(Particle Damping)技術(shù)利用在振動(dòng)體中有限封閉空間內(nèi)填充的微小顆粒間摩擦與沖擊作用消耗系統(tǒng)振動(dòng)能量，具有耐久性好、可靠度高、對(duì)溫度變化不敏感(在顆粒金屬熔點(diǎn)以下均可正常使用，鎢粉能承受近2 000℃高溫)，易用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。顆粒阻尼器為附加質(zhì)量式被動(dòng)阻尼器，可增加結(jié)構(gòu)阻尼。該技術(shù)在機(jī)械和航空航天領(lǐng)域應(yīng)用較多，但其減振機(jī)理未被很好解釋。本文對(duì)顆粒阻尼技術(shù)的起源、發(fā)展及研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)要評(píng)述，重點(diǎn)探討其在土木工程領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。

1 顆粒阻尼技術(shù)起源及發(fā)展應(yīng)用

顆粒阻尼為Pagat［1］在研究渦輪機(jī)葉片減振問題時(shí)發(fā)明的沖擊減振器(Impact Damper)。該單顆粒沖擊阻尼器碰撞時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大噪音與沖擊力，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)(如顆粒恢復(fù)系數(shù)，外界激勵(lì)強(qiáng)度等)變化敏感。故此后的研究用許多等質(zhì)量小顆粒代替單一固體質(zhì)量塊，因而產(chǎn)生了顆粒阻尼器。據(jù)單元內(nèi)顆粒數(shù)目的不同，傳統(tǒng)顆粒阻尼器可分四類，即單單元單顆粒沖擊阻尼器 (Impact Damper)［2］、多單元單顆粒沖擊阻尼器(Multi-unit Impact Damper)［3］、單單元多顆粒阻尼器(Particle Damper，或稱非阻塞性顆粒阻尼器，Non-obstructive Particle Damper)［4-5］及多單元多顆粒阻尼器(Multi-unit Particle Damper)［6］(圖 1)。此外，有很多顆粒阻尼器變體，如克服方向依賴性的梁式?jīng)_擊阻尼器(Beam-like Impact Damper)［7］;用軟質(zhì)包袋將顆粒包裹的“豆包”阻尼器(Bean Bag Impact Damper)［8-9］、用軟質(zhì)材料覆蓋容器壁形成緩沖沖擊阻尼器(Buffered Impact Damper)［10-11］;帶活塞的顆粒阻尼器(Piston-based Particle Damper)［12］;帶顆粒減振劑的碰撞阻尼器［13］以及顆粒碰撞阻尼動(dòng)力吸振器［14-15］等。

顆粒阻尼技術(shù)的耗能機(jī)理為顆粒間耗能及顆粒與主體結(jié)構(gòu)間沖擊耗能［16］。利用顆粒間耗能控制振動(dòng)體振動(dòng)已成熟應(yīng)用，如將裝滿顆粒的袋子壓在振動(dòng)體上;將顆粒材料繞在振動(dòng)體周圍;在金屬切削機(jī)床床身用封砂結(jié)構(gòu)，可提高床身阻尼8～11倍［17］等。其減振機(jī)理包括:Kerwin［18］提出顆粒材料消耗系統(tǒng)能量的三條途徑為顆粒間摩擦、顆粒間接觸點(diǎn)處非線性變形及顆粒材料共振;Lenzi［19］認(rèn)為顆粒間干摩擦是阻尼產(chǎn)生的主要機(jī)理;孫進(jìn)才等［20］認(rèn)為阻尼來自于沙子損耗掉結(jié)構(gòu)體輻射出的聲能。沖擊阻尼理論典型代表是以剛性質(zhì)量塊作為沖擊體的單沖擊減振器，即顆粒阻尼器起源。沖擊減振機(jī)理包括:屈維德等［21-22］認(rèn)為沖擊減振機(jī)理是基于非完全彈性碰撞產(chǎn)生的能量損失;Popplewell［9］認(rèn)為沖擊減振主要通過碰撞過程中動(dòng)量交換實(shí)現(xiàn);張濟(jì)生等［23］認(rèn)為反映沖擊減振本質(zhì)的是沖擊體作用于主系統(tǒng)動(dòng)反力大小及相位等。

圖1 各種阻尼器Fig.1 Dampers

盡管顆粒阻尼減振的物理本質(zhì)尚無定論，但并不影響其在航空航天及機(jī)械等領(lǐng)域的成功應(yīng)用。如雷達(dá)天線、印刷線路板減振保護(hù);降低燈柱、煙囪及細(xì)高撓性建筑物因風(fēng)激起的振動(dòng);抑制繼電器，飛行器及金屬切削機(jī)床結(jié)構(gòu)的自激振動(dòng)等。Lieber等［2］用沖擊阻尼器控制飛行器振動(dòng)，考慮每個(gè)周期碰撞兩次情形，發(fā)現(xiàn)當(dāng)沖擊質(zhì)量和主體結(jié)構(gòu)相位角相差180°時(shí)，減振效果最好。Grubin［24］在假定每個(gè)周期對(duì)稱碰撞兩次基礎(chǔ)上，得到主體結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)其在共振及材料恢復(fù)系數(shù)較大時(shí)能得到更多阻尼。Oledzki［25］用其控制輕質(zhì)航天器上長(zhǎng)管道振動(dòng)，采用流變計(jì)算模型與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。Skipor［26］將其用于印刷裝置;Moore 等［27］用于低溫狀態(tài)下工作的火箭引擎渦輪系統(tǒng)高速轉(zhuǎn)子;Sato等［28］用于繪圖儀支撐系統(tǒng);Sims等［29］利用顆粒阻尼器改進(jìn)機(jī)械工件的振動(dòng)穩(wěn)定性;Gibson等［30-31］將顆粒阻尼器用于空間，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)響應(yīng)衰減率與最小有效振幅是阻尼器設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，采用上千個(gè)小顆粒阻尼器使系統(tǒng)成為高度非線性，可在較廣頻率帶上提供大阻尼。Friend等［32-33］均將顆粒阻尼器置于結(jié)構(gòu)位移最大處以得到較大系統(tǒng)阻尼，顆?？赏ㄟ^非彈性碰撞將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉。通過對(duì)鋁質(zhì)懸臂梁在自由端附加顆粒阻尼器實(shí)驗(yàn)得到的阻尼數(shù)值表明，沖擊阻尼具有高度非線性。

國(guó)內(nèi)關(guān)于顆粒阻尼技術(shù)的研究集中在航空航天、機(jī)械等領(lǐng)域。李偉等［8，36］研究豆包阻尼器減振特性并用于板結(jié)構(gòu);陳前等［37-38］提出基于碰撞理論的顆粒阻尼計(jì)算模型，并應(yīng)用于航空結(jié)構(gòu)及直升機(jī)旋翼槳葉;夏兆旺等［39］研究基于懸臂梁的顆粒阻尼實(shí)驗(yàn)并應(yīng)用于平板葉片;毛寬民等［40-41］提出能模擬不同形狀微顆粒組合體的橢球狀散體元模型;胡溧等［42］研究顆粒阻尼動(dòng)態(tài)特性并用于汽車車身;杜妍辰等［43］研究微顆粒阻尼器的建模方法;趙玲等［44］研究非阻塞性微顆粒阻尼柱的阻尼特性;閆維明等［45］對(duì)顆粒阻尼技術(shù)做了很有意義介紹;魯正等［46-50］建立起附加顆粒阻尼器結(jié)構(gòu)的數(shù)值計(jì)算模型并通過振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)得以驗(yàn)證等。

2 顆粒阻尼理論分析與數(shù)值模擬

對(duì)顆粒阻尼的理論分析主要以單自由度系統(tǒng)為對(duì)象。由于沖擊阻尼器工作時(shí)，沖擊塊體與主體結(jié)構(gòu)碰撞引起運(yùn)動(dòng)量(速度)的突變，使其動(dòng)力學(xué)行為表現(xiàn)出很強(qiáng)的非線性，因而只能求得單顆粒阻尼器結(jié)構(gòu)在簡(jiǎn)單激勵(lì)下，在穩(wěn)態(tài)振動(dòng)時(shí)假設(shè)每個(gè)周期對(duì)稱碰撞兩次情況下的解析解。沖擊阻尼器理論分析最早始于Lieber等［2］，其將碰撞視為完全塑性碰撞。Grubin［24］引入碰撞彈性恢復(fù)系數(shù)，考慮碰撞時(shí)的能量損失，建立起單自由度系統(tǒng)附加沖擊阻尼器在簡(jiǎn)諧激勵(lì)作用下的理論模型。Masri［51］將該假設(shè)擴(kuò)展到每個(gè)周期非對(duì)稱碰撞兩次情形。Bapat［52］采用非線性控制方程分析單自由度系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧激勵(lì)作用下每個(gè)周期碰撞N次的振動(dòng)情況。Masri［3，51，53］推導(dǎo)出單單元單顆粒和多單元單顆粒沖擊阻尼器附加在主體結(jié)構(gòu)在周期激勵(lì)下穩(wěn)態(tài)振動(dòng)時(shí)的解析解，并分析其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。Bapa等［54］分析庫(kù)倫摩擦力影響，繪制了單單元單顆粒沖擊阻尼器受迫振動(dòng)時(shí)反映最佳凈距和相應(yīng)的振幅折減幅度表格。Ema等［56］研究表明沖擊阻尼器為主體結(jié)構(gòu)提供的附加阻尼由質(zhì)量塊與主體結(jié)構(gòu)碰撞產(chǎn)生，且最佳阻尼作用受質(zhì)量比和凈距共同影響。Duncan等［57］用數(shù)值模擬方法研究了豎向沖擊阻尼器在寬頻和多種振幅下的阻尼特性。

針對(duì)考慮顆粒之間相互作用的多顆粒阻尼器結(jié)構(gòu)較難求得解析解問題，已研究出簡(jiǎn)化方法和數(shù)值方法。Papalou 等［4，58-59］將多顆粒阻尼器簡(jiǎn)化等效為等質(zhì)量單顆粒阻尼器。Friend等［33］通過將多顆粒模擬為一個(gè)凝聚的質(zhì)量塊，將各種機(jī)理引起的能量耗散打包為“有效恢復(fù)系數(shù)”，該系數(shù)由實(shí)驗(yàn)擬合得到，從而提出一種解析方法。Liu等［60］在歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，采用等效粘滯阻尼模擬顆粒阻尼器非線性特質(zhì)。Xu等［61］提出阻尼作用與各參數(shù)關(guān)系基于實(shí)驗(yàn)擬合的顆粒阻尼器設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方法。Wu等［62］將多相流體理論引入顆粒阻尼器分析，提出理論模型。Fang等［63］在文獻(xiàn)［62］基礎(chǔ)上改進(jìn)，減少分析的復(fù)雜度和計(jì)算量。運(yùn)用于顆粒阻尼模擬方法另如:回歸模型法［64］，恢復(fù)力曲面法［65］，功率輸入法［66］，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法［67］等。盡管上述簡(jiǎn)化模型及實(shí)驗(yàn)研究取得一定成果，但均基于現(xiàn)象，結(jié)論較難推廣到除該實(shí)驗(yàn)之外的其他情形。而離散單元法(Discrete Element Method)［6，41，47，68］的引入使顆粒阻尼器分析研究又進(jìn)一步，該方法能考慮顆粒之間及顆粒與容器壁之間的相互作用，能更合理定量分析顆粒阻尼器性能。

離散單元法［69］按時(shí)步迭代求解，將離散體劃分為眾多離散單元的集合，據(jù)接觸定律及牛頓第二定律描述其運(yùn)動(dòng)。該方法認(rèn)為只要時(shí)步取值足夠小，在該時(shí)步內(nèi)，單元擾動(dòng)只會(huì)傳播到與其相鄰的單元，不會(huì)傳播到其他更遠(yuǎn)單元。據(jù)此，作用在某一單元上的外力即可通過與其相鄰單元相互作用情況求得，進(jìn)而求得整個(gè)離散體的整體運(yùn)動(dòng)形態(tài)。

圖2(a)為在頂層附加顆粒阻尼器的多自由度結(jié)構(gòu)，其控制方程為:

式中:M，C，K分別為質(zhì)量、阻尼、剛度矩陣;F，E，分別為接觸力向量、地面加速度引起的結(jié)構(gòu)質(zhì)量矩陣及地面加速度;Xi為i層位移;Mi，Ci，Ki分別為i層質(zhì)量、阻尼、剛度;Fi為顆粒對(duì)i層結(jié)構(gòu)的接觸力。

對(duì)顆粒i，某一時(shí)刻的控制方程為:

式中:mi，Ii為顆粒質(zhì)量與慣性矩;g為重力加速度向量;Pi，φi為顆粒位置向量與角位移向量;，為顆粒i，j之間的法向接觸力及切向接觸力(若顆粒i與容器壁接觸，則j代表容器壁)，接觸力作用在兩顆粒接觸點(diǎn)非顆粒質(zhì)心;切向接觸力產(chǎn)生扭矩Tij，使顆粒產(chǎn)生旋轉(zhuǎn);對(duì)半徑為ri的球形顆粒，Tij=rjnij×，其中，nij為顆粒i質(zhì)心指向顆粒j質(zhì)心的單位向量，×表示向量叉積，ki為與顆粒i接觸的顆粒數(shù)目。

圖2 兩種模型Fig 2 Model two

Elperin等［70-71］用各種接觸力模型定量確定法向力與切向力。采用較多、較簡(jiǎn)單的有法向?yàn)榫€性接觸力模型及切向?yàn)閹?kù)倫摩擦力模型。

圖2(b)為顆粒與容器壁法向線性接觸力模型，k2為彈簧剛度，為角頻率，可通過合理選擇ω2((ω2/ωn≥20［72］)模擬剛性壁;c2為阻尼系數(shù)，ζ2=c2/2mω2為臨界阻尼比，用于模擬非彈性碰撞，故各種恢復(fù)系數(shù)(Coefficient of Restitution，兩物體碰撞后與碰撞前相對(duì)速度比值絕對(duì)值)可通過調(diào)整ζ2實(shí)現(xiàn)。顆粒之間的法向線性接觸力模型類似，用ω3，c3，ζ3代表顆粒間模擬法向彈簧剛度、阻尼系數(shù)、臨界阻尼比。法向力表示為:

式中:δn，為顆粒i相對(duì)j的位移及速度，ti為顆粒與容器壁距離。

采用庫(kù)侖摩擦力模型，切向接觸力表示為:

式中:μs為顆粒間或顆粒與容器壁間的摩擦系數(shù)，為顆粒i相對(duì)顆粒j的切向速度。

應(yīng)用離散單元法模擬附加顆粒阻尼器多自由度體系過程簡(jiǎn)述為:① 判斷顆粒之間，顆粒與容器壁之間相對(duì)位置，若δn＞0，作用在顆粒上的接觸力可通過式(9)、式(10)求得;若δn≤0，無接觸力;② 對(duì)作用在一個(gè)顆粒上的所有接觸力求和，包括顆粒之間接觸力和顆粒與容器壁接觸力;③ 顆粒的運(yùn)動(dòng)可通過式 (8)求得;以上過程對(duì)所有顆粒順次進(jìn)行;④ 累加所有顆粒與容器壁的接觸力，即得式 (1)力F，對(duì)F求解，即得主體結(jié)構(gòu)響應(yīng)。

3 顆粒阻尼試驗(yàn)研究

各種顆粒阻尼器試驗(yàn)?zāi)康?，一為?yàn)證計(jì)算結(jié)果的正確性，二為研究各種動(dòng)力荷載下不同阻尼器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)減振效果影響。Veluswami等［73-74］用三種不同材料做阻尼器內(nèi)部沖擊板涂層，發(fā)現(xiàn)軟質(zhì)材料恢復(fù)系數(shù)較小，共振時(shí)提供的附加阻尼也小;Sadek等［75-76］考察重力對(duì)沖擊阻尼器影響，發(fā)現(xiàn)阻尼器無重力影響時(shí)效果更好，在共振區(qū)域附近，每個(gè)周期非對(duì)稱碰撞兩次的碰撞形式占主導(dǎo);Cempel等［77］研究顆粒阻尼器的振動(dòng)阻尼，發(fā)現(xiàn)沖擊顆粒能量耗散不僅依賴于內(nèi)部顆粒碰撞，且與外部碰撞(顆粒與容器壁碰撞)及摩擦相關(guān);Hollkamp等［78］用金屬與陶瓷顆粒作沖擊體，容器振動(dòng)時(shí)能量通過顆粒碰撞耗散;Saeki等［68］研究簡(jiǎn)諧激勵(lì)下顆粒阻尼器響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)沖擊體質(zhì)量越大為結(jié)構(gòu)提供的附加阻尼越多，而質(zhì)量較小沖擊體在主體結(jié)構(gòu)振動(dòng)初始地產(chǎn)生作用更迅速，并定出最佳凈距值。Yang等［81-82］總結(jié)一系列設(shè)計(jì)曲線以預(yù)測(cè)顆粒阻尼器特性。Li等［83］用一系列實(shí)驗(yàn)研究單顆粒沖擊阻尼器附加在多自由度體系的性狀，考察沖擊體質(zhì)量、凈距、激勵(lì)類型及位置等影響，發(fā)現(xiàn)增加顆粒質(zhì)量不一定能增加主體結(jié)構(gòu)各階模態(tài)阻尼。毛寬民等［84］應(yīng)用三維離散單元法驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，考察顆粒阻尼器性能，發(fā)現(xiàn)該裝置提供的較大附加阻尼為沖擊阻尼及摩擦阻尼綜合作用，導(dǎo)致主體系統(tǒng)振幅在一定時(shí)間內(nèi)呈線性迅速衰減。徐志偉等［85］證實(shí)顆粒阻尼器能量耗散機(jī)理主要與摩擦及碰撞相關(guān)，并重點(diǎn)考察縱向應(yīng)變梯度引起的剪切摩擦力對(duì)阻尼的貢獻(xiàn)。實(shí)驗(yàn)表明顆粒阻尼器在較寬頻帶范圍內(nèi)均能提供附加阻尼，用多顆粒作為沖擊體，合理考慮沖擊、摩擦及剪切機(jī)理影響，即能得到最佳附加阻尼。周宏偉等［16］完成了顆粒阻尼應(yīng)用于飛機(jī)蒙皮結(jié)構(gòu)和直升機(jī)槳葉的試驗(yàn)。魯正等［49-50］完成了三層鋼框架附加顆粒阻尼器的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，考察了不同地震波輸入下的系統(tǒng)減震效果。

4 顆粒阻尼技術(shù)在土木工程中應(yīng)用

土木結(jié)構(gòu)存在各種振動(dòng)，使結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制體系應(yīng)運(yùn)而生。Yao［86］最早將現(xiàn)代控制理論應(yīng)用于土木結(jié)構(gòu)。Kelly等［87-88］提出用外加耗能裝置耗散結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量設(shè)想。由此，消能減震技術(shù)逐漸得以應(yīng)用，并研制、開發(fā)簡(jiǎn)單實(shí)用高效的新型消能減震裝置。應(yīng)用較廣的被動(dòng)控制裝置有粘彈性阻尼器、摩擦阻尼器、流體阻尼器及調(diào)諧質(zhì)量阻尼器等。然而，粘彈性材料在高溫與低溫環(huán)境下會(huì)失效、退化變脆分解;摩擦阻尼器雖能用于某些高溫情形(如渦輪片)，但其性能與兩物體切合的緊密程度等因素有關(guān)，有效性會(huì)因物體表面狀況改變而降低，且在各種動(dòng)力作用下會(huì)發(fā)生材性退化與疲勞效應(yīng);流體阻尼器因滲漏較難用于惡劣環(huán)境(極端溫度);調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Tuned Mass Damper，TMD)只能在共振區(qū)附近較小頻率范圍內(nèi)有效，且對(duì)工作環(huán)境變化敏感。因此，廣泛應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域的高度非線性顆粒阻尼技術(shù)體現(xiàn)出在土木工程應(yīng)用的良好前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

顆粒阻尼技術(shù)應(yīng)用于土木工程的研究剛起步，實(shí)際工程應(yīng)用較少見。Ogawa等［89］將沖擊阻尼器用于懸索橋橋塔以控制風(fēng)振;Naeim等［90］介紹位于圣地亞哥市中心經(jīng)受2010年智利地震考驗(yàn)的附加顆粒阻尼器的高層建筑(圖3);Liu等［91］將顆粒阻尼用于層狀蜂窩夾層結(jié)構(gòu)抗沖擊碰撞問題研究，但其試驗(yàn)對(duì)象仍為懸臂結(jié)構(gòu);趙玲等［44］對(duì)微顆粒阻尼薄壁柱(邊長(zhǎng)25 mm、壁厚0.6 mm正方形薄壁空心柱)的阻尼特性進(jìn)行了初步試驗(yàn)研究;張向東［92］初步探討了顆粒阻尼器的顆粒材料、布置位置和質(zhì)量比等對(duì)建筑結(jié)構(gòu)減振控制效果影響;楊智春［14］對(duì)顆粒碰撞阻尼動(dòng)力吸振器用于5層樓房框架模型的抑振情況進(jìn)行了試驗(yàn)研究;魯正［93］對(duì)不同地震激勵(lì)下帶顆粒阻尼器的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論、試驗(yàn)研究及參數(shù)分析。

圖3 Parque Araucano樓及阻尼器系統(tǒng)Fig.3 The Parque Araucano building and its particle damper system

顆粒阻尼減振頻帶寬，在0～6 000 Hz范圍內(nèi)均有一定減振效果［5，94］，因此可考慮用其抑制土木結(jié)構(gòu)地震、風(fēng)振等低頻振動(dòng)及地鐵、高架交通引起的環(huán)境振動(dòng)等，且減振性能不隨時(shí)間而降低，能有效抑制共振峰值;據(jù)顆粒材料特性，該技術(shù)尤其適用野外極端條件結(jié)構(gòu)，如輸電塔振動(dòng)控制等。此外，主體結(jié)構(gòu)因附加顆粒質(zhì)量，故可降低共振頻率;顆粒布置靈活，可同TMD附加于土木結(jié)構(gòu)外部，也可內(nèi)嵌于構(gòu)件中，且在任意夾層、內(nèi)部空洞均可放置，原結(jié)構(gòu)改動(dòng)小，不影響結(jié)構(gòu)使用;所用顆粒取材廉價(jià)方便，如鋼球、沙子、石子等均可使用。因此，該技術(shù)在土木工程中適用性大大增強(qiáng)［45］。

然而，目前顆粒阻尼理論計(jì)算模型較單一，無法針對(duì)不同工作狀態(tài)下不同顆粒阻尼進(jìn)行較準(zhǔn)確的內(nèi)部接觸力與耗能情況的定量分析;已有文獻(xiàn)對(duì)附加顆粒阻尼器主體結(jié)構(gòu)的研究多集中在單自由度系統(tǒng)或機(jī)械中常用懸臂梁結(jié)構(gòu)，對(duì)多自由度結(jié)構(gòu)附加顆粒阻尼器的精細(xì)分析尚未開展;由于諸多因素對(duì)顆粒阻尼器的減振效果有影響，嘗試尋找最佳參數(shù)或能綜合諸多因素影響的新參數(shù)，優(yōu)化顆粒阻尼器工作性能;為增強(qiáng)顆粒阻尼器減振效果而對(duì)傳統(tǒng)顆粒阻尼技術(shù)進(jìn)行的改進(jìn)目前尚少;對(duì)土木結(jié)構(gòu)使用顆粒阻尼器后在地震及風(fēng)振下的控制效果理論及試驗(yàn)研究更少;對(duì)顆粒阻尼設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，能指導(dǎo)工程應(yīng)用的實(shí)用設(shè)計(jì)方法研究基本未見。

5 結(jié)論

由以上討論知，雖對(duì)顆粒阻尼進(jìn)行諸多理論，數(shù)值及試驗(yàn)研究，但主要仍為基礎(chǔ)性研究;利用數(shù)值模擬方法將簡(jiǎn)化的基于經(jīng)驗(yàn)與試驗(yàn)的模擬轉(zhuǎn)向較精細(xì)的基于三維離散元法的模擬同樣存在缺點(diǎn)，如對(duì)具體材料屬性參數(shù)取值要求高且計(jì)算量隨顆粒數(shù)目的增加而急劇增大等。因此，顆粒阻尼用于土木工程前景與發(fā)展?jié)摿α己茫瑢?duì)掌握顆粒阻尼本質(zhì)，進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計(jì)與實(shí)例應(yīng)用尚需深入研究、實(shí)踐。

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