A Study on Particle Impact Damping

Abstract

Particle impact damping is a passive damping methodin which the vibration energy in the system is attenuated by placing multiplesmall size particles into the cavity on the main structure. A large number ofsmall particles, placed into the cells formed on the system where vibrationreduction desired, move during vibration and collide with each other and cellwalls. Thus, they absorb the vibration of the main system to some extent. Inthis study, the performance of particle impact damper to decrease the vibrationlevel of a single degree of freedom system excited from the ground inhorizontal direction was investigated. A large number of spherical particlesare placed into the cells. The Discrete Elements Method was used to model thedynamic interaction of particles with each other and cell walls, and depending onthe number of particles a set of nonlinear equations was obtained. By thenumerical solution of these equations, the vibration amplitudes of the systemand the movement of each particle within the cell are obtained. In thenumerical applications, it has been observed that the particles significantlyattenuate the vibration of the main system.

Parçacıkdarbesi ile sönümleme, ana yapı üzerindeki boşluk veya boşluklara çok sayıdaküçük boyutlu parçacıklar yerleştirilerek sistemdeki titreşim enerjisininazaltıldığı pasif bir sönümleme yöntemidir. Titreşimi azaltılacak sistemüzerinde oluşturulan hücreler içine yerleştirilen çok sayıdaki küçük taneliparçacıklar titreşim esnasında hareket ederler ve hücre içerisinde birbirlerineve hücre duvarlarına çarparlar. Bu sayede ana sistemin titreşimini bir miktarsönümlerler. Bu çalışmada, yatay doğrultuda zeminden tahrikli tek serbestlikdereceli bir yapının titreşim seviyesinin düşürülmesinde parçacık darbesi ilesönümleyicinin performansı incelenmiştir. Ana yapı üzerine açılan hücreleriçerisine çok sayıda küresel parçacıklar yerleştirilmiştir. Parçacıklarınbirbiri ve hücre duvarları ile olan dinamik etkileşimini modellemek için AyrıkElemanlar Yöntemi kullanılmış ve parçacık sayısına bağlı olarak çok sayıda doğrusalolmayan denklem takımı elde edilmiştir. Bu denklemlerin sayısal olarakçözülmesiyle sistemin zamana bağlı olarak titreşim genlikleri ve her parçacığınhücre içerisindeki hareketi elde edilmiştir. Yapılan sayısal uygulamalardaparçacıkların ana sistemin titreşimlerini önemli ölçüde sönümlediğigörülmüştür.