CN113496055B - 端墙减小振动的方法、高阻尼端墙及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于轨道交通车辆技术领域，提供了一种端墙减小振动的方法、高阻尼端墙及装置，该方法包括：根据端墙结构，计算得到端墙结构的结构模态参数；根据结构模态参数，计算结构模态的灵敏度极大值；当将粒子阻尼器设置在灵敏度极大值对应的端墙位置上后，根据灵敏度极大值，计算得到粒子阻尼器的阻尼系数；基于阻尼系数，对设置了粒子阻尼器的端墙结构进行分析，获得减振结果，从而可以降低对于大型结构件的振动，提高舒适度，并降低由结构振动大而引起的疲劳破坏，且对既有端墙结构影响较小，只需将粒子阻尼器安装在计算的结构模态灵敏度极大值对应位置处，安装方便。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通车辆技术领域，尤其涉及一种端墙减小振动的方法、高阻尼端墙及装置。
背景技术
全球的高速铁路已步入快速发展的时代，高速以及稳定的运行是轨道交通车辆发展的必然趋势，而车体的轻量化技术是降低运行能耗、减轻轮轨间相互作用力，实现高速稳定运行的重要手段。然而过分的最求轻量化、快速化，往往会导致车体刚度不足，车体模态下降。在车辆高速运行过程中，车体的弹性振动加剧，导致车体局部振动明显。
端墙位于车厢与车厢之间的柔性连接处，车辆在运行过程中，端墙由于振动与气流的耦合作用，多次出现了端墙异常振动的情况，尤其表现为在40Hz处的共振，导致机械室噪音明显。目前常规措施一是改变端墙的刚度；在端墙上增设大刚度加强板、加强筋，使得端墙的重量大幅提高，但刚度提升不明显，且抑制振动效果不明显。二是增加阻尼，采用在结构表面附加一层阻尼(例如阻尼浆或阻尼贴片等)，但对提高结构本身阻尼性能有限，不能有效抑制局部振动。尤其对于大型结构件，包括板梁、型材等构件，例如像动车组车体(底架、侧墙、端墙或车顶)等部位，在高速运行下受到激扰后的振动能量大，靠阻尼贴片、阻尼浆等很难抑制这种低频的振动噪声。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种端墙减小振动的方法、高阻尼端墙及装置，旨在解决现有技术中对于大型结构件抑制振动效果不明显的问题。
为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种端墙减小振动的方法，包括：
根据端墙结构，计算得到所述端墙结构的结构模态参数；
根据所述结构模态参数，计算结构模态的灵敏度极大值；
当将粒子阻尼器设置在所述灵敏度极大值对应的端墙位置上后，根据所述灵敏度极大值，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数；
基于所述阻尼系数，对设置了所述粒子阻尼器的端墙结构进行分析，获得减振结果。
作为本申请另一实施例，所述根据所述结构模态参数，计算结构模态的灵敏度极大值，包括：
根据所述结构模态参数，确定各阶模态的位置灵敏度；
根据所述各阶模态的位置灵敏度，计算各阶结构模态的灵敏度极大值。
作为本申请另一实施例，所述根据所述结构模态参数，确定各阶模态的位置灵敏度，包括：
根据确定第i阶模态的位置灵敏度；
根据上述确定第i阶模态的位置灵敏度的方式确定各阶模态的位置灵敏度；
其中，ai表示第i阶的模态阻尼比，表示第i阶模态的位置灵敏度，Re[·]表示对变量取实部，λi表示第i阶结构模态的特征值，hik、hil分别表示第i阶振型的第k、l个元素，ki表示端墙结构的第i阶无阻尼固有频率。
作为本申请另一实施例，所述根据所述各阶模态的位置灵敏度，计算各阶结构模态的灵敏度极大值，包括：
根据计算第i阶结构模态的灵敏度极大值；
根据上述计算第i阶结构模态的灵敏度极大值的方式，计算各阶结构模态的灵敏度极大值；
其中，f表示S阶模态阻尼比之和，S表示设置的振动模态阶数，表示第i阶结构模态的灵敏度极大值，n表示结构模态阶数。
作为本申请另一实施例，所述根据所述灵敏度极大值，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数，包括：
根据计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数；
其中，Ceq表示粒子阻尼器的阻尼系数，m表示安装所述粒子阻尼器的位置对应的结构模态的灵敏度极大值，p表示粒子群修正系数，表示为粒子阻尼器内填充材料为填充粒子材料时粒子材料与粒子阻尼器的空腔结构的匹配系数，ep表示粒子恢复系数，αp表示粒子体积填充率，ρp表示粒子密度，dp表示粒子尺度，ρm表示粒子阻尼器内部腔体等效密度。
本发明实施例的第二方面提供了一种高阻尼端墙，包括：粒子阻尼器和端墙；
所述粒子阻尼器设置在结构模态的灵敏度极大值对应的端墙位置上，所述结构模态的灵敏度极大值根据上述任意一项实施例所述的端墙减小振动的方法确定。
作为本申请另一实施例，所述粒子阻尼器的外壳壁厚为1mm～3.5mm，高度为20mm～50mm；所述粒子阻尼器的外壳的材质为铝合金；
所述粒子阻尼器的内部为单腔或均匀设置的多腔结构；所述粒子阻尼器的内腔壁厚为2mm～5mm，内腔高度为15mm～45mm；所述粒子阻尼器的内腔的材质为铁合金、钛合金、铁合金、铜合金、镍合金、铅合金、锰合金、钴合金或钨合金中的一种或多种组合而成的二元或多元合金；
所述粒子阻尼器的腔体内填充粒子材料或者柔性包袋。
作为本申请另一实施例，所述粒子材料的形状为直径为0.001mm～30mm球体、长短轴长度为0.001mm～30mm的椭球体、边长为0.001～30mm的规则多面体或不规则多面体；
所述粒子材料的材质为金属、非金属、高分子材料或复合材料；
所述粒子材料的表面恢复系数为0.01～1，材质密度为0.1g/cm3-18.5g/cm3。阻尼粒子的摩擦因子为0.01～0.99；
所述粒子材料在所述粒子阻尼器中的体积填充率为10％～100％。
作为本申请另一实施例，所述柔性包袋为软质高分子膜材，所述柔性包袋的外包层的壁厚为0.1mm～2mm。
本发明实施例的第三方面提供了一种端墙减小振动的装置，包括：结构模态参数计算模块，用于根据端墙结构，计算得到所述端墙结构的结构模态参数；
灵敏度极大值计算模块，用于根据所述结构模态参数，计算结构模态的灵敏度极大值；
阻尼系数计算模块，用于当将粒子阻尼器设置在所述灵敏度极大值对应的端墙位置上后，根据所述灵敏度极大值，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数；
减振结果评估模块，用于基于所述阻尼系数，对设置了所述粒子阻尼器的端墙结构进行分析，获得减振结果。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：与现有技术相比，本发明通过根据端墙结构，计算得到所述端墙结构的结构模态参数；根据所述结构模态参数，计算结构模态的灵敏度极大值；当将粒子阻尼器设置在所述灵敏度极大值对应的端墙位置上后，根据所述灵敏度极大值，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数；基于所述阻尼系数，对设置了所述粒子阻尼器的端墙结构进行分析，获得减振结果，从而可以降低对于大型结构件的振动，提高舒适度，并降低由结构振动大而引起的疲劳破坏，且对既有端墙结构影响较小，只需将粒子阻尼器安装在计算的结构模态灵敏度极大值对应位置处，安装方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的端墙减小振动的方法的实现流程示意图；
图2是本发明实施例提供的计算结构模态的灵敏度极大值的实现流程示意图；
图3是本发明实施例提供的高阻尼端墙的示意图；
图4(1)是本发明实施例提供的单腔结构的粒子阻尼器的示意图；
图4(2)是本发明实施例提供的多腔结构的粒子阻尼器的示意图；
图5是本发明实施例提供的端墙结构的示意图；
图6是本发明实施例提供的结构模态信息的示意图；
图7是本发明实施例提供的频响曲线对比图；
图8是本发明实施例提供的振动响应对比图；
图9是本发明实施例提供的端墙减小振动装置的示例图；
图10是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1为本发明实施例提供的一种端墙减小振动的方法的实现流程示意图，详述如下。
步骤101，根据端墙结构，计算得到所述端墙结构的结构模态参数。
可选的，端墙结构为待设置粒子阻尼器的结构，此端墙结构需满足结构的静刚度。结构模态参数包括振动频率以及振型。
步骤102，根据所述结构模态参数，计算结构模态的灵敏度极大值。
可选的，如图2所示，本步骤可以包括以下步骤。
步骤201，根据所述结构模态参数，确定各阶模态的位置灵敏度。
可选的，一般阻尼结构的N自由度的自由振动满足以下方程：
其中，/>表示对u的二阶求导，/>表示对u的一阶求导。M表示质量矩阵，C表示阻尼矩阵，K表示刚度矩阵。
将上述自由振动方程变换到状态空间，则满足(λA+B)y＝0；其中，λ表示结构模态的特征值；
计算得到第i阶特征值为：λi＝-Ti+jUi；其中，i表示结构模态的阶数，j表示虚数单位，Ti表示实部。
令Ci为第i阶的模态阻尼，则模态阻尼比为其中，ki表示端墙结构第i阶无阻尼固有频率。
结合复模态理论，得到其中，hik、hil分别表示第i阶振型的第k、l个元素，/>表示阻尼器的阻尼系数。
也即根据确定第i阶模态的位置灵敏度；
根据上述确定第i阶模态的位置灵敏度的方式确定各阶模态的位置灵敏度；
其中，ai表示第i阶的模态阻尼比，表示第i阶模态的位置灵敏度，Re[·]表示对变量取实部，λi表示第i阶结构模态的特征值。
步骤202，根据所述各阶模态的位置灵敏度，计算各阶结构模态的灵敏度极大值。
在确定各阶模态的位置灵敏度后，可以设置目标函数，以计算各阶结构模态的灵敏度极大值。可选的，如果需要考虑前S阶频率，就需要同时考虑S阶模态阻尼比作为目标函数，设目标函数为：
即根据计算第i阶结构模态的灵敏度极大值；根据上述计算第i阶结构模态的灵敏度极大值的方式，计算各阶结构模态的灵敏度极大值；
其中，f表示S阶模态阻尼比之和，S表示设置的振动模态阶数，表示第i阶结构模态的灵敏度极大值，n表示结构模态阶数。
可选的，确定的各阶结构模态的灵敏度极大值，即粒子阻尼器的安装位置。需要注意的是，粒子阻尼器的数量需要大于关注结构模态的阶数，例如我们关注结构模态的阶数为3阶，则粒子阻尼器的数量大于3个，我们关注结构模态的阶数为S阶，则粒子阻尼器的数量大于S个。另外，从宏观上看，粒子阻尼器一般布置在模态位移最大的位置上，即各阶结构模态的灵敏度极大值对应的位置。粒子阻尼器需要与端墙结构刚性连接，可焊接、铆接、螺栓连接，不能出现隔振或增加自由度的固定方式。
步骤103，当将粒子阻尼器设置在所述灵敏度极大值对应的端墙位置上后，根据所述灵敏度极大值，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数。
可选的，本步骤中，粒子阻尼器的阻尼系数为其中，Ceq表示粒子阻尼器的阻尼系数，m表示安装所述粒子阻尼器的位置对应的结构模态的灵敏度极大值，C1、C2、C3表示端墙结构与结构振动频率，以及粒子阻尼器参数有关的常系数。其中，/> p表示粒子群修正系数，/>其中，/>表示粒子阻尼器内填充材料为填充粒子材料时粒子材料与粒子阻尼器的空腔结构的匹配系数，其中，其中γ为修正系数，ρm为填充在空腔中的颗粒材料的等效参数，V为空腔体积，ep表示粒子恢复系数，αp表示粒子体积填充率，ρp表示粒子密度，dp表示粒子尺度，ρm表示粒子阻尼器内部腔体等效密度。
通过上述计算即可得到最优的粒子阻尼器减振的阻尼系数。
可选的，粒子阻尼器内部填充的阻尼元件产生低刚度的金属阻尼以及阻尼元件内部粒子材料之间的剪切粘滞阻尼，其阻尼性能可以采用如下公式进行计算：其中，/>表示端墙结构与结构振动频率，以及粒子阻尼器参数有关的常系数，φ表示粒子内摩擦角。
其中，S为粒子群修正系数，I2D表示粒子剪切应力分量的二次不变量，Ep表示等效弹性模量，可以通过实验的方式得到，d表示粒子材料的直径。
可选的，通过上述计算阻尼性能，得到的结果可以验证粒子阻尼是否有效降低端墙结果的振动响应。
步骤104，基于所述阻尼系数，对设置了所述粒子阻尼器的端墙结构进行分析，获得减振结果。
可选的，在计算获得阻尼系数之后，与原端墙结构的阻尼系数进行叠加处理，获得新的结构的阻尼系数。这里原端墙结构即没有安装粒子阻尼器的端墙结构。
在本步骤中，基于新的结构的阻尼系数，对设置了所述粒子阻尼器的端墙结构进行动力学分析，例如施加外力后分析振动响应，获得评估计算结果，即减振效果。
需要说明的是，本实施例中可以对不同阶的灵敏度极大值对应的位置处设置粒子阻尼器，然后分别计算不同阶的阻尼系数，再基于阻尼系数进行结构力学分析，得到减振评估结果。
上述端墙减小振动的方法，通过根据端墙结构，计算得到所述端墙结构的结构模态参数；根据所述结构模态参数，计算结构模态的灵敏度极大值；当将粒子阻尼器设置在所述灵敏度极大值对应的端墙位置上后，根据所述灵敏度极大值，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数；基于所述阻尼系数，对设置了所述粒子阻尼器的端墙结构进行分析，获得减振结果，从而可以降低对于大型结构件的振动，提高舒适度，并降低由结构振动大而引起的疲劳破坏，且对既有端墙结构影响较小，只需将粒子阻尼器安装在计算的结构模态灵敏度极大值对应位置处，安装方便。
本发明实施例还提供一种高阻尼端墙，如图3所示，包括：粒子阻尼器和端墙；
所述粒子阻尼器，设置在结构模态的灵敏度极大值对应的端墙位置上，所述结构模态的灵敏度极大值根据上述任意一项实施例所述的端墙减小振动的方法确定。
可选的，所述粒子阻尼器的外壳壁厚为1mm～3.5mm，高度为20mm～50mm；例如，粒子阻尼器的外壳壁厚可以为1.5mm、1.8mm、2mm、2.6mm、3mm、3.5mm等等，高度可以为20mm、25mm、30mm、40mm、50mm等。所述粒子阻尼器的外壳的材质为铝合金；
所述粒子阻尼器的内部为单腔或均匀设置的多腔结构；如图4所示的粒子阻尼器示意图，图4(1)为单腔结构的粒子阻尼器，图4(2)为多腔结构的粒子阻尼器。
所述粒子阻尼器的内腔壁厚为2mm～5mm，内腔高度为15mm～45mm；所述粒子阻尼器的内腔的材质为铁合金、钛合金、铁合金、铜合金、镍合金、铅合金、锰合金、钴合金或钨合金中的一种或多种组合而成的二元或多元合金；
所述粒子阻尼器的腔体内填充粒子材料或者柔性包袋。如图4(2)所示，多腔粒子阻尼器内填充的为一个个的散体粒子材料，不同的腔室内可以填充不同尺寸的粒子材料。可选的，所述粒子材料的形状为直径为0.001mm～30mm球体、长短轴长度为0.001mm～30mm的椭球体、边长为0.001～30mm的规则多面体或不规则多面体。例如，粒子材料的直径可以为0.001mm、0.01mm、0.1mm、1mm、5mm、10mm、20mm、30mm等等。
所述粒子材料的材质为金属、非金属、高分子材料或复合材料；
所述粒子材料的表面恢复系数为0.01～1，材质密度为0.1g/cm3-18.5g/cm3。阻尼粒子的摩擦因子为0.01～0.99；
所述粒子材料在所述粒子阻尼器中的体积填充率为10％～100％。例如，填充率可以为10％、15％、20％、25％、40％、50％、70％、85％、95％、100％等。
可选的，所述柔性包袋为软质高分子膜材，所述柔性包袋的外包层的壁厚为0.1mm～2mm。
如图5所示的端墙结构，如图6所示的根据端墙结构计算得到的结构模态信息，端墙结构为两面是蒙皮，护板立柱，左右立梁及门上横梁作为内部骨架的中空铝合金挤压型材焊接结构。动车组车体端墙结构为薄板结构，且阻尼比相对较小，在外界激励下，易引起结构颤振，引发二次噪声。为此，需针对该模态振型做相应的阻尼处理，增加阻尼比，达到减振的目的。根据动车组端墙结构实际结构，在门框两侧均可安装阻尼器，并根据该阶模态参数，得到结构模态的灵敏度极大值，即门框左右两侧、靠近中部区域。粒子阻尼器安装位置如图3所示。
其中，粒子阻尼器的壁厚为1mm～3.5mm，内腔高度为15mm～45mm，其材质为铝合金、钛合金、铁合金、铜合金、镍合金、铅合金、锰合金、钴合金或钨合金中的一种或多种组合而成的二元或多元合金。
粒子阻尼器内部设有分隔，即采用多腔结构，填充一种或多种粒子材料，分隔的腔体的形状与大小按照粒子材料属性(粒子直径、密度等)进行设置。
粒子阻尼器内部阻尼材料的体积填充率为50％-90％，例如，填充率为85％，阻尼粒子的材质密度为7.8g/cm3。所述阻尼粒子的摩擦因子为0.06，所述阻尼粒子的表面恢复系数为0.7。
对安装粒子阻尼器前后的端墙结构进行了模态测试对比及振动响应对比，减振效果如图7所示的频响曲线对比以及图8所示的振动响应对比。从图7中可以看出在未安装粒子阻尼器前，频响曲线(虚线)的幅度波动较大，安装粒子阻尼器后频响曲线(实线)的幅度明显平缓的多。从图8中可以看出在未安装粒子阻尼器前，振动响应(深色区域和浅色区域)的波长幅度波动较大，安装粒子阻尼器后振动响应(浅色区域)的波长幅度明显平缓的多。因此，采用上述粒子阻尼器，并将粒子阻尼器设置在结构模态的灵敏度极大值对应的端墙位置上，可以明显抑制结构振动。并且粒子阻尼器的结构简单，安装方便。另外还可以降低大型结构件的振动，提高舒适度，并降低由结构振动大而引起的疲劳破坏。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的端墙减小振动的方法，图9示出了本发明实施例提供的端墙减小振动的装置的示例图。如图9所示，该装置可以包括：结构模态参数计算模块901、灵敏度极大值计算模块902、阻尼系数计算模块903以及减振结果评估模块904；
结构模态参数计算模块901，用于根据端墙结构，计算得到所述端墙结构的结构模态参数；
灵敏度极大值计算模块902，用于根据所述结构模态参数，计算结构模态的灵敏度极大值；
阻尼系数计算模块903，用于当将粒子阻尼器设置在所述灵敏度极大值对应的端墙位置上后，根据所述灵敏度极大值，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数；
减振结果评估模块904，用于基于所述阻尼系数，对设置了所述粒子阻尼器的端墙结构进行分析，获得减振结果。
可选的，所述灵敏度极大值计算模块902可以用于：
根据所述结构模态参数，确定各阶模态的位置灵敏度；
根据所述各阶模态的位置灵敏度，计算各阶结构模态的灵敏度极大值。
可选的，所述灵敏度极大值计算模块902根据所述结构模态参数，确定各阶模态的位置灵敏度时，可以用于：
根据确定第i阶模态的位置灵敏度；
根据上述确定第i阶模态的位置灵敏度的方式确定各阶模态的位置灵敏度；
其中，ai表示第i阶的模态阻尼比，表示第i阶模态的位置灵敏度，Re[·]表示对变量取实部，λi表示第i阶结构模态的特征值，hik、hil分别表示第i阶振型的第k、l个元素，ki表示端墙结构的第i阶无阻尼固有频率。
可选的，所述灵敏度极大值计算模块902根据所述各阶模态的位置灵敏度，计算各阶结构模态的灵敏度极大值时，可以用于：
根据计算第i阶结构模态的灵敏度极大值；
根据上述计算第i阶结构模态的灵敏度极大值的方式，计算各阶结构模态的灵敏度极大值；
其中，f表示S阶模态阻尼比之和，S表示设置的振动模态阶数，表示第i阶结构模态的灵敏度极大值，n表示结构模态阶数。
可选的，所述阻尼系数计算模块903根据所述灵敏度极大值，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数时，可以用于：
根据计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数；
其中，Ceq表示粒子阻尼器的阻尼系数，m表示安装所述粒子阻尼器的位置对应的结构模态的灵敏度极大值，p表示粒子群修正系数，表示为粒子阻尼器内填充材料为填充粒子材料时粒子材料与粒子阻尼器的空腔结构的匹配系数，ep表示粒子恢复系数，αp表示粒子体积填充率，ρp表示粒子密度，dp表示粒子尺度，ρm表示粒子阻尼器内部腔体等效密度。
上述端墙减小振动的装置，通过结构模态参数计算模块根据端墙结构，计算得到所述端墙结构的结构模态参数；根据所述结构模态参数，灵敏度极大值计算模块计算结构模态的灵敏度极大值；当将粒子阻尼器设置在所述灵敏度极大值对应的端墙位置上后，根据所述灵敏度极大值，阻尼系数计算模块计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数；基于所述阻尼系数，减振结果评估模块对设置了所述粒子阻尼器的端墙结构进行分析，获得减振结果，从而可以降低对于大型结构件的振动，提高舒适度，并降低由结构振动大而引起的疲劳破坏，且对既有端墙结构影响较小，只需将粒子阻尼器安装在计算的结构模态灵敏度极大值对应位置处，安装方便。
图10是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图10所示，该实施例的终端设备1000包括：处理器1001、存储器1002以及存储在所述存储器1002中并可在所述处理器1001上运行的计算机程序1003，例如端墙减小振动程序。所述处理器1001执行所述计算机程序1003时实现上述端墙减小振动的方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至104，或者图2所示的步骤201至步骤202，所述处理器1001执行所述计算机程序1003时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图9所示模块901至904的功能。
示例性的，所述计算机程序1003可以被分割成一个或多个程序模块，所述一个或者多个程序模块被存储在所述存储器1002中，并由所述处理器1001执行，以完成本发明。所述一个或多个程序模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序1003在所述端墙减小振动的装置或者终端设备1000中的执行过程。例如，所述计算机程序1003可以被分割成结构模态参数计算模块901、灵敏度极大值计算模块902、阻尼系数计算模块903以及减振结果评估模块904，各模块具体功能如图9所示，在此不再一一赘述。
所述终端设备1000可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器1001、存储器1002。本领域技术人员可以理解，图10仅仅是终端设备1000的示例，并不构成对终端设备1000的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器1001可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器1002可以是所述终端设备1000的内部存储单元，例如终端设备1000的硬盘或内存。所述存储器1002也可以是所述终端设备1000的外部存储设备，例如所述终端设备1000上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器1002还可以既包括所述终端设备1000的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器1002用于存储所述计算机程序以及所述终端设备1000所需的其他程序和数据。所述存储器1002还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种端墙减小振动的方法，其特征在于，包括：
根据端墙结构，计算得到所述端墙结构的结构模态参数；
根据所述结构模态参数，计算结构模态的灵敏度极大值；
当将粒子阻尼器设置在所述灵敏度极大值对应的端墙位置上后，根据所述灵敏度极大值，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数；
基于所述阻尼系数，对设置了所述粒子阻尼器的端墙结构进行分析，获得减振结果；
所述根据所述灵敏度极大值，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数，包括：
根据，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数；
其中，表示粒子阻尼器的阻尼系数，/>表示安装所述粒子阻尼器的位置对应的结构模态的灵敏度极大值，/>表示粒子群修正系数，/>表示为粒子阻尼器内填充材料为填充粒子材料时粒子材料与粒子阻尼器的空腔结构的匹配系数，/>表示S阶模态阻尼比之和，/>表示粒子恢复系数，/>表示粒子体积填充率，/>表示粒子密度，/>表示粒子尺度，/>表示粒子材料的直径，/>表示粒子阻尼器内部腔体等效密度。
2.如权利要求1所述的端墙减小振动的方法，其特征在于，所述根据所述结构模态参数，计算结构模态的灵敏度极大值，包括：
根据所述结构模态参数，确定各阶模态的位置灵敏度；
根据所述各阶模态的位置灵敏度，计算各阶结构模态的灵敏度极大值。
3.如权利要求2所述的端墙减小振动的方法，其特征在于，所述根据所述结构模态参数，确定各阶模态的位置灵敏度，包括：
根据，确定第i阶模态的位置灵敏度；
根据上述确定第i阶模态的位置灵敏度的方式确定各阶模态的位置灵敏度；
其中，表示第i阶的模态阻尼比，/>表示第i阶模态的位置灵敏度，/>表示对变量取实部，/>表示第i阶结构模态的特征值，/>、/>分别表示第i阶振型的第k、l个元素，/>表示端墙结构的第i阶无阻尼固有频率。
4.如权利要求3所述的端墙减小振动的方法，其特征在于，所述根据所述各阶模态的位置灵敏度，计算各阶结构模态的灵敏度极大值，包括：
根据计算第i阶结构模态的灵敏度极大值；
根据上述计算第i阶结构模态的灵敏度极大值的方式，计算各阶结构模态的灵敏度极大值；
其中，S表示设置的振动模态阶数，表示第i阶结构模态的灵敏度极大值，n表示结构模态阶数，/>表示第j阶的模态阻尼比。
5.一种高阻尼端墙，其特征在于，包括：粒子阻尼器和端墙；
所述粒子阻尼器设置在结构模态的灵敏度极大值对应的端墙位置上，所述结构模态的灵敏度极大值和阻尼系数根据上述权利要求1至4中任意一项所述的端墙减小振动的方法确定。
6.如权利要求5所述的高阻尼端墙，其特征在于，
所述粒子阻尼器的外壳壁厚为1mm~3.5mm，高度为20mm~50mm；所述粒子阻尼器的外壳的材质为铝合金；
所述粒子阻尼器的内部为单腔或均匀设置的多腔结构；所述粒子阻尼器的内腔壁厚为2mm~5mm，内腔高度为15mm~45mm；所述粒子阻尼器的内腔的材质为铁合金、钛合金、铁合金、铜合金、镍合金、铅合金、锰合金、钴合金或钨合金中的一种或多种组合而成的二元或多元合金；
所述粒子阻尼器的腔体内填充粒子材料或者柔性包袋。
7.如权利要求6所述的高阻尼端墙，其特征在于，
所述粒子材料的形状为直径为0.001mm～30mm球体、长短轴长度为0.001 mm～30mm的椭球体、边长为0.001～30mm的规则多面体或不规则多面体；
所述粒子材料的材质为金属、非金属、高分子材料或复合材料；
所述粒子材料的表面恢复系数为0.01~1，材质密度为0.1 g/cm3-18.5g/cm3。阻尼粒子的摩擦因子为0.01~0.99；
所述粒子材料在所述粒子阻尼器中的体积填充率为10%~100%。
8.如权利要求6所述的高阻尼端墙，其特征在于，所述柔性包袋为软质高分子膜材，所述柔性包袋的外包层的壁厚为0.1mm~2mm。
9.一种端墙减小振动的装置，其特征在于，包括：
结构模态参数计算模块，用于根据端墙结构，计算得到所述端墙结构的结构模态参数；
灵敏度极大值计算模块，用于根据所述结构模态参数，计算结构模态的灵敏度极大值；
阻尼系数计算模块，用于当将粒子阻尼器设置在所述灵敏度极大值对应的端墙位置上后，根据所述灵敏度极大值，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数；
减振结果评估模块，用于基于所述阻尼系数，对设置了所述粒子阻尼器的端墙结构进行分析，获得减振结果；
其中，所述阻尼系数计算模块还用于：
所述根据所述灵敏度极大值，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数，包括：
根据，计算得到所述粒子阻尼器的阻尼系数；
其中，表示粒子阻尼器的阻尼系数，/>表示安装所述粒子阻尼器的位置对应的结构模态的灵敏度极大值，/>表示粒子群修正系数，/>表示为粒子阻尼器内填充材料为填充粒子材料时粒子材料与粒子阻尼器的空腔结构的匹配系数，/>表示S阶模态阻尼比之和，/>表示粒子恢复系数，/>表示粒子体积填充率，/>表示粒子密度，/>表示粒子尺度，/>表示粒子材料的直径，/>表示粒子阻尼器内部腔体等效密度。
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