防風(fēng)固沙楊樹林減振機(jī)理及振動(dòng)控制研究

鑒于防風(fēng)固沙楊樹林體系的風(fēng)振反應(yīng)的模糊性、隨機(jī)性，本研究項(xiàng)目首先利用模糊控制理論，通過對防風(fēng)固沙楊樹林體系在風(fēng)作用下的動(dòng)力特性、耗能機(jī)理、固沙效應(yīng)、倒塌機(jī)理的研究，取得楊樹在風(fēng)作用下的恢復(fù)力特性曲線及固沙效應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并用以建立防風(fēng)固沙楊樹林體系在風(fēng)作用下的ANSYS隨機(jī)模型及倒塌模型；其次通過對楊樹、帶有減振器的楊樹、防風(fēng)固沙楊樹林體系、帶有減振器的防風(fēng)固沙楊樹林體系的風(fēng)洞對比試驗(yàn)，并自行編制相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行仿真分析，獲得其減振效果，從而得出防風(fēng)固沙楊樹林體系的減振方法和措施，以實(shí)現(xiàn)對防風(fēng)固沙楊樹林體系的減振模糊控制，達(dá)到衰減風(fēng)振反應(yīng)，減少楊樹損壞或倒塌數(shù)量，有效節(jié)省工程防沙費(fèi)用，保護(hù)防風(fēng)固沙楊樹林體系安全的目的。該項(xiàng)目的研制成功，將為后續(xù)防風(fēng)固沙楊樹林體系的大規(guī)模工程建設(shè)作好準(zhǔn)備，并為首都社會(huì)安定，經(jīng)濟(jì)繁榮提供更有力的保障，因而可取得顯著的科研意義、社會(huì)意義和極其廣闊的應(yīng)用前景。

振動(dòng)控制在現(xiàn)代工程中應(yīng)用十分廣泛，很多工程因?yàn)闆]有考慮共振效應(yīng)而失敗，造成經(jīng)濟(jì)上的損失和人員上的傷亡。因此，其研究價(jià)值不言而喻。

工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)中廣泛采用機(jī)器作原動(dòng)力，機(jī)械振動(dòng)的危害越發(fā)嚴(yán)重，振動(dòng)控制要求日益迫切。汽輪機(jī)、水輪機(jī)和電機(jī)等動(dòng)力機(jī)械，汽車、火車、船舶和飛機(jī)等交通運(yùn)輸工具，以及工作母機(jī)、礦山機(jī)械和工程機(jī)械等，都沿著高速重載方向發(fā)展，其振動(dòng)也日益強(qiáng)烈。精密機(jī)床和精密加工技術(shù)的發(fā)展中，如果離開嚴(yán)格隔振的平靜環(huán)境，工作就不正常，無法達(dá)到預(yù)期的精度目標(biāo)。材料工業(yè)和建筑工業(yè)的發(fā)展中，廣泛采用高強(qiáng)度的建筑材料，建筑高度不斷攀升使得建筑受風(fēng)載激勵(lì)后振幅達(dá)幾米之大，難以滿足舒適和安全要求，倘不能減振，此類高樓就無法繼續(xù)發(fā)展下去。飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、戰(zhàn)車通常在最為惡劣的環(huán)境中工作。因此，軍工部門對減振環(huán)節(jié)的要求也日漸增多。尤其是如今的精確打擊方向的研究，更需要減振理論的支持。

無論是民用工業(yè)還是軍事工業(yè)，其產(chǎn)品性能都與減振技術(shù)密切相關(guān)。產(chǎn)品性能又決定了企業(yè)的利潤效益。因此，關(guān)于振動(dòng)控制的研究永不過時(shí) 。

顆粒調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)是對顆粒阻尼和調(diào)諧質(zhì)量阻尼有機(jī)結(jié)合的新型阻尼系統(tǒng)，既能有效拓寬調(diào)諧質(zhì)量阻尼的減振頻帶、提高減振效率和耐久性，又為顆粒阻尼的結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用提供了實(shí)現(xiàn)途徑。本課題將探索該新型阻尼系統(tǒng)的減振機(jī)理及應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的效果。通過振動(dòng)臺(tái)和風(fēng)洞模型試驗(yàn)，以及相應(yīng)的數(shù)值理論分析，總結(jié)減振規(guī)律，揭示工作機(jī)理和物理本質(zhì)，著重考察對于地震和風(fēng)振的振動(dòng)控制效果；建立建筑結(jié)構(gòu)附加該阻尼系統(tǒng)的精細(xì)離散元模型和等效簡化算法，進(jìn)行參數(shù)敏感性分析及優(yōu)化分析；提出合理的設(shè)計(jì)方法，明確相應(yīng)的核心技術(shù)、設(shè)計(jì)流程、構(gòu)造、制作、安裝和測試要求，并用于指導(dǎo)工程實(shí)踐。深入開展該組合減振技術(shù)的理論和試驗(yàn)研究，有助于透徹理解該類非線性系統(tǒng)的減振機(jī)理，對于提出一種新的建筑結(jié)構(gòu)被動(dòng)控制技術(shù)的解決方案具有重要的理論和工程意義。

硬涂層阻尼減振是一種適用于動(dòng)力裝備工作環(huán)境的、可有效抑制薄殼構(gòu)件振動(dòng)超標(biāo)的一種新興的減振措施。由于對硬涂層的阻尼減振機(jī)理認(rèn)識不清，嚴(yán)重限制了該項(xiàng)減振措施在薄殼類構(gòu)件減振設(shè)計(jì)中的推廣應(yīng)用。本項(xiàng)目，以可有效模擬動(dòng)力裝備中常見薄殼構(gòu)件的薄板以及圓柱殼為研究對象，圍繞薄殼構(gòu)件硬涂層阻尼減振機(jī)理和相關(guān)振動(dòng)測試方法開展研究，具體包括：薄殼構(gòu)件-硬涂層復(fù)合結(jié)構(gòu)非線性阻尼表征、確定硬涂層材料非線性本構(gòu)模型、用力學(xué)模型描述薄殼構(gòu)件-硬涂層復(fù)合結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)理和分析硬涂層對復(fù)合結(jié)構(gòu)振動(dòng)參數(shù)的影響規(guī)律等研究內(nèi)容。通過本項(xiàng)目的研究，將從宏觀振動(dòng)學(xué)角度揭示硬涂層阻尼減振的動(dòng)力學(xué)機(jī)理以及初步建立起滿足薄殼構(gòu)件硬涂層阻尼減振設(shè)計(jì)需要的振動(dòng)測試、復(fù)合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析的方法體系。最終為硬涂層減振技術(shù)在動(dòng)力裝備中的薄殼構(gòu)件上推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持。