周占学 于 爽 李 杨 袁晓聪 张 波

(1.河北建筑工程学院，河北 张家口 075000；2.河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室)

0 前 言

颗粒阻尼器是一种利用颗粒间碰撞及颗粒摩擦消耗受控结构振动的被动阻尼器[1].颗粒阻尼器分为堆积型颗粒阻尼器与非堆积型颗粒阻尼器，非堆积型颗粒阻尼器分为单层颗粒阻尼器[2]与多层颗粒阻尼器[3].颗粒阻尼器对结构的消能减振作用需要仔细的分析和设计参数，如颗粒的尺寸和形状、密度、外壳的尺寸和形状、主系统的激励类型，以及许多其他因素都是重要的阻尼性能[4].

因颗粒阻尼器属于高度非线性行为且影响因素十分复杂，本文将采用离散单元法研究颗粒运动的力学行为，并通过颗粒接触模型计算颗粒的接触力与弯矩.

1 数值模拟方法

EDEM是基于离散单元法模拟和分析的CAE软件，它可以管理设置每个颗粒个体(形状、质量、速度、温度等)及施加在颗粒上的力的信息，导入真实颗粒体的CAD模型.EDEM可以与CAE结合来模拟粒子与电磁场、粒子与流体、粒子与结构的相互作用.EDEM还可以应用在如下领域：颗粒混合与分散；颗粒收缩、断裂及膨胀；颗粒粘性和塑性力学；颗粒热和质量的传递；颗粒腐蚀；颗粒从固-液体系中的去除.

1.1 主系统的控制方程

建立系统有限单元集合的运动方程，并假设x为在垂直方向上的位移，则运动方程为：

(1)

在式(1)中，M为受控结构的质量矩阵；K为受控结构的刚度矩阵；C为受控结构的固有阻尼矩阵；f为与颗粒碰撞的总碰撞力；……