基于非线性带宽特性的颗粒碰撞阻尼器耗能能力评估
最优化与控制
2023-11-14 v1 动力系统
摘要
本文评估了由脉冲载荷作用的主结构（PSs）与颗粒碰撞阻尼器（PIDs）耦合系统的耗能能力，该能力由非线性带宽度量量化。所考虑的 PIDs 通过在初始不同二维拓扑与间隙中放置不同数量的球形线性粘弹性颗粒设计而成。PIDs 的强非线性与高度不连续动力学通过离散元方法模拟，考虑了赫兹接触、滑动摩擦与颗粒转动。采用非线性带宽的一般定义来评价 PS-PID 集成系统的能量耗散能力。此外，研究了 PIDs 动力学对这些系统时间-带宽积的影响，将其作为系统存储或耗散振动能量的能力度量。研究发现，PID 中颗粒的初始拓扑显著影响着时间-带宽积；依据冲击强度不同，该值可能打破线性时不变耗散谐振子所满足的经典单位极限。由多颗粒构成的最优 PS-PID 系统产生较大的非线性带宽，表明 PIDs 对宽带输入能量具有强耗能能力。另外，在最优构型中，时间-带宽积（即存储在 PS-PID 系统中的输入冲击频率带宽的度量）与系统耗散初始能量的 (1/e) 所需时间可协同通过调节施加冲击强度而被调至单位值之上或之下。讨论了这些发现对所考虑系统耗能能力的意义，表明其可被预测性评估，从而使 PIDs 充当可快速高效抑制冲击诱发振动的高效非线性能量阱。
引用
@article{arxiv.2311.06259,
title = {Assessing the Dissipative Capacity of Particle Impact Dampers Based on their Nonlinear Bandwidth Characteristics},
author = {Xiang Li and Alireza Mojahed and Li-Qun Chen and Lawrence A. Bergman and Alexander F. Vakakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.06259},
year = {2023}
}