防风固沙杨树林减振机理及振动控制研究项目摘要

鉴于防风固沙杨树林体系的风振反应的模糊性、随机性，本研究项目首先利用模糊控制理论，通过对防风固沙杨树林体系在风作用下的动力特性、耗能机理、固沙效应、倒塌机理的研究，取得杨树在风作用下的恢复力特性曲线及固沙效应的基础数据，并用以建立防风固沙杨树林体系在风作用下的ANSYS随机模型及倒塌模型；其次通过对杨树、带有减振器的杨树、防风固沙杨树林体系、带有减振器的防风固沙杨树林体系的风洞对比试验，并自行编制相应的计算机程序进行仿真分析，获得其减振效果，从而得出防风固沙杨树林体系的减振方法和措施，以实现对防风固沙杨树林体系的减振模糊控制，达到衰减风振反应，减少杨树损坏或倒塌数量，有效节省工程防沙费用，保护防风固沙杨树林体系安全的目的。该项目的研制成功，将为后续防风固沙杨树林体系的大规模工程建设作好准备，并为首都社会安定，经济繁荣提供更有力的保障，因而可取得显著的科研意义、社会意义和极其广阔的应用前景。

振动控制在现代工程中应用十分广泛，很多工程因为没有考虑共振效应而失败，造成经济上的损失和人员上的伤亡。因此，其研究价值不言而喻。

工业和运输业中广泛采用机器作原动力，机械振动的危害越发严重，振动控制要求日益迫切。汽轮机、水轮机和电机等动力机械，汽车、火车、船舶和飞机等交通运输工具，以及工作母机、矿山机械和工程机械等，都沿着高速重载方向发展，其振动也日益强烈。精密机床和精密加工技术的发展中，如果离开严格隔振的平静环境，工作就不正常，无法达到预期的精度目标。材料工业和建筑工业的发展中，广泛采用高强度的建筑材料，建筑高度不断攀升使得建筑受风载激励后振幅达几米之大，难以满足舒适和安全要求，倘不能减振，此类高楼就无法继续发展下去。飞机、导弹、坦克、战车通常在最为恶劣的环境中工作。因此，军工部门对减振环节的要求也日渐增多。尤其是如今的精确打击方向的研究，更需要减振理论的支持。

无论是民用工业还是军事工业，其产品性能都与减振技术密切相关。产品性能又决定了企业的利润效益。因此，关于振动控制的研究永不过时 。

颗粒调谐质量阻尼系统是对颗粒阻尼和调谐质量阻尼有机结合的新型阻尼系统，既能有效拓宽调谐质量阻尼的减振频带、提高减振效率和耐久性，又为颗粒阻尼的结构工程应用提供了实现途径。本课题将探索该新型阻尼系统的减振机理及应用于建筑结构振动控制的效果。通过振动台和风洞模型试验，以及相应的数值理论分析，总结减振规律，揭示工作机理和物理本质，着重考察对于地震和风振的振动控制效果；建立建筑结构附加该阻尼系统的精细离散元模型和等效简化算法，进行参数敏感性分析及优化分析；提出合理的设计方法，明确相应的核心技术、设计流程、构造、制作、安装和测试要求，并用于指导工程实践。深入开展该组合减振技术的理论和试验研究，有助于透彻理解该类非线性系统的减振机理，对于提出一种新的建筑结构被动控制技术的解决方案具有重要的理论和工程意义。

硬涂层阻尼减振是一种适用于动力装备工作环境的、可有效抑制薄壳构件振动超标的一种新兴的减振措施。由于对硬涂层的阻尼减振机理认识不清，严重限制了该项减振措施在薄壳类构件减振设计中的推广应用。本项目，以可有效模拟动力装备中常见薄壳构件的薄板以及圆柱壳为研究对象，围绕薄壳构件硬涂层阻尼减振机理和相关振动测试方法开展研究，具体包括：薄壳构件-硬涂层复合结构非线性阻尼表征、确定硬涂层材料非线性本构模型、用力学模型描述薄壳构件-硬涂层复合结构的非线性动力学机理和分析硬涂层对复合结构振动参数的影响规律等研究内容。通过本项目的研究，将从宏观振动学角度揭示硬涂层阻尼减振的动力学机理以及初步建立起满足薄壳构件硬涂层阻尼减振设计需要的振动测试、复合结构动力学分析的方法体系。最终为硬涂层减振技术在动力装备中的薄壳构件上推广应用提供技术支持。