《Additive Manufacturing Letters》：Additively manufactured particle damping structures: A review of manufacturing and filling approaches, design variables and evidence comparability
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一份包含108条出版记录的表格产生了79个独立证据单元。保留粉末路径与后填充路径需要不同的设计控制。频率证据将冲击锤试验、自由衰减试验、冲击/瞬态试验和扫频正弦试验区分开来。性能比较保留了源指标、无效结果和退化数据。基线根据预期研究主张进行选择。
一份包含108条出版记录的表格产生了79个独立证据单元。保留粉末路径与后填充路径需要不同的设计控制。频率证据将冲击锤试验、自由衰减试验、冲击/瞬态试验和扫频正弦试验区分开来。性能比较保留了源指标、无效结果和退化数据。基线根据预期研究主张进行选择。
本文围绕增材制造颗粒阻尼结构（AMPD）的证据整合与可比性展开。以下按原文小标题顺序总结主体内容。
**1. Introduction**
轻量化且功能集成的增材制造（AM）部件在高性能应用中日益普及，但振动可能限制结构性能、工艺稳定性或功能精度。外部阻尼装置会增加质量、占用设计空间或干扰部件功能。颗粒阻尼通过颗粒在腔体内的相对运动、碰撞和摩擦接触耗散振动能量，提供了一种紧凑的被动阻尼方案。增材制造使得内部腔体、局部结构和颗粒填充体积能够与结构承载路径一同设计，从而将颗粒阻尼直接集成到打印部件中。在AMPD中，阻尼介质可以是激光粉末床熔融（PBF-LB/M）过程中保留在封闭腔体内的未熔粉末，也可以是制造完成后引入的颗粒。已有研究涵盖叶片类零件、加工工具、对振动敏感的光学支架以及基于拓扑的轻量化设计概念等。然而，文献中类似术语可能描述不同的制造和填充方法，导致报告中的阻尼改善难以仅依据指标值进行跨案例迁移。本综述旨在通过明确区分制造与填充途径、测试方法和性能报告方式，组织现有的AMPD证据，并识别限制通用设计指导的差异。
**2. Evidence base and classification framework**
本综述构建了包含108条出版记录（R1–R108）的结构化AMPD证据表。主要数据库为Scopus，并辅以Web of Science检索、Google Scholar核查以及前后向引文追踪。首轮完整检索于2026年1月14日完成，最终更新检索于2026年6月12日执行。出版记录定义为证据表中的一条书目行；证据单元则是最小的独立可计数贡献，例如一个特定试样组、实验数据集或原始模型贡献。若不同出版记录基于相同试样、数据或实验，则合并为一个证据单元；仅作者或主题相似不视为重复。每个出版记录均按工艺、粉末和腔体描述、验证水平、报告频率范围、激励方式、响应指标、基线信息、局限性及其在形成证据单元中的角色进行编码。证据表用于定义出版记录如何按制造和填充途径分组，并保持证据单元计数可追溯。综述类记录、提供细节有限的记录或与既有数据高度重叠的记录在有用时保留作背景，但不计入直接证据单元。
**3. Manufacturing and filling approach boundaries**
制造与填充途径是本综述的主要分类变量，描述阻尼介质如何在增材制造结构中产生、保留或引入。由图2的统计可知，79个独立AMPD证据单元中，29个为无内部结构设计的直接保留粉末证据单元，35个为具有内部结构设计的直接保留粉末证据单元，15个为后填充证据单元。验证水平独立于制造途径进行划分，包括概念、数值、试样、部件和应用五个级别。直接保留粉末的两种类别均依赖保留在密封打印体积内的松散未熔粉末，且多数采用PBF-LB/M工艺。第一类为简单密封腔体，无内部结构设计，例如墙、试样和梁。第二类包含分割腔体、肋板、晶格腔体、谐振特征和柔顺引导结构等内部设计，这些内部设计通过改变粉末体积的布局增加了额外设计变量。后填充类别中，增材制造主要制造宿主结构、腔体、插入件或模块，而颗粒阻尼介质在制造完成后引入并密封，包含混合保留与插入的情况。另有六条相关但不符合上述定义的出版记录作为未绘图背景保留在证据表中。不同类别的代表性比较表明，粉末流动性决定阻尼是否被激活，模态响应和耐久性应同时评估，填充状态和操作条件决定功能收益。
**4. Direct retained-powder design variables**
针对64个直接保留粉末证据单元，图3展示了腔体放置和腔体设计的分类矩阵。放置轴描述定位粉末体积的逻辑，包括模态目标、中性轴、多腔体、部件布局和腔体变化。设计轴描述含粉末体积的内部形式，包括简单腔体、分割腔体、内部特征、晶格腔体和局部谐振器。计数显示，腔体变化是最大的放置类别（28个证据单元），其次是模态目标放置（20个）；简单腔体和分割腔体是最大的设计类别（分别为29个和19个）。最密集的单元格是“腔体变化+简单腔体”“模态目标+简单腔体”和“模态目标+分割腔体”。这表明直接保留粉末文献偏向于模态放置、腔体设计比较以及简单或分割腔体设计。腔体放置与腔体体积同等重要，因为保留粉末必须在目标响应下相对腔体壁面运动。腔体设计策略同时改变粉末运动和结构响应，但同一特征可能减小间隙、限制粉末迁移或改变承载几何，因此其收益是有条件的。腔体比例、腔体体积分数、未熔粉末体积百分比、颗粒填充比和堆积密度描述的是相关但不同的量，不应视为可互换的阻尼预测因子。
**5. Validation evidence and metric comparability**
图4映射了64个直接保留粉末证据单元报告的频率信息。主要评估方法中，谐波或扫频正弦测试26个，冲击锤频响函数（FRF）测试15个，数值或仅建模9个，混合或运行测试7个，冲激或自由衰减5个，冲击或瞬态2个。没有任何证据单元将随机或宽带测试作为主要方法，但部分混合或运行单元中宽带输入作为次要方法出现。频率信息报告形式包括连续范围（18个）、离散点集（6个）、模态频率集（28个）和局部频带（8个），另有4个无数值频率。不同指标描述结构响应的不同部分：冲击锤FRF识别模态并描述共振附近的阻尼或响应幅度；自由衰减从释放或冲击后的响应获得模态阻尼；冲击或瞬态测试通过品质因数和阻尼比量化短暂输入后的衰减；谐波或扫频正弦测试解析共振、损耗指标和耗散能随频率和幅度的变化；混合或运行测试将振动响应与应力、疲劳或传递率等功能指标关联。激励幅度是重要设计变量，因为颗粒运动随输入增大而变化，可能经历低耗散、滑移碰撞增强、饱和、软化、迟滞或跳跃现象。PBF-LB/M原料粉末属于微米尺度，其表面力和吸引力相对影响大于经典阻尼器中的毫米级颗粒，粉末迁移性还取决于材料、粒度分布、表面状态、堆积密度和压实程度。基线选择应根据研究目的确定，例如机制归因、约束下的设计权衡、功能性能与耐久性。整个直接保留粉末证据单元中，试样级41个，数值9个，部件级7个，应用级7个。
**6. Reporting completeness and comparability needs**
图5评估了64个直接保留粉末证据单元的报告完整性。基本描述大多已报告：增材制造工艺和材料、边界条件均达到60个证据单元的报告阈值；腔体指标达到59个，几何达到58个，激励水平达到50个。最大缺口集中在颗粒填充比、堆积密度或粉末状态、可重复性或不确定性、以及生命周期或退化四个方面。颗粒填充比与堆积密度是控制保留粉末运动的两个关联参数：填充比设定粉末相对于腔体体积的量，堆积密度和粉末状态决定材料的排列和约束方式。在64个证据单元中，颗粒填充比在5个中报告、56个部分报告、3个未报告；堆积密度或粉末状态在38个中报告、25个部分报告、1个未报告。相同的名义腔体几何和填充比可能因工艺或重复加载改变粉末状态而产生不同阻尼。可重复性或不确定性方面，33个报告、28个部分报告、1个未报告、2个不适用；部分报告组主要包含试样或重复次数而无变异性度量，但跨试样和跨构建的复现性与单试样重复测量不同。生命周期或退化方面，25个报告、2个部分报告、34个未报告、3个不适用，是最大的未报告组。多数证据单元仅描述初始状态，未解决机械和热历史下的稳定性问题。重复共振通过和高应变保载可能压实、重新分布或局部烧结粉末，热处理可能形成烧结接触并降低粉末迁移性，而后续激励可能再次碎裂部分接触。退化可能涉及松散、压实、阻塞和烧结粉末状态之间的转变。基于这些缺口，本文提出AMPD最低报告清单，涵盖途径身份、腔体与结构、粉末或颗粒状态、测试条件、基线与指标、可重复性与服役性能。
**7. Design implications**
从制造和填充途径分类中得到的第一条设计启示是，应根据目标应用中需保持可控的设计变量选择AMPD路线：无内部结构的直接保留粉末设计通过腔体位置和几何提供控制，内部结构设计增加耦合控制，后填充设计则可在制造后独立控制颗粒形态和填充比。路线决策应先于详细腔体优化。第二条启示是，对于直接保留粉末AMPD，腔体放置与腔体设计构成一个联合优化问题：目标模态、载荷路径和功能响应确定何处需要粉末运动，而结构和制造约束决定哪种内部设计可行。第三条启示是，每个验证水平通过其测试方法、频率证据和报告指标回答不同问题：数值单元可筛选候选模态和响应频带；试样级谐波/扫频和冲击锤FRF应绘制多幅度、多模态下的激活和幅度依赖特性；部件测试应保留模态或局部频率信息并增加安装、刚度、共振偏移和模态耦合；应用测试应复现运行输入并将频率响应与受迫响应、疲劳、切削稳定性或光学稳定性等功能指标关联。第四条启示是，可迁移的AMPD设计必须覆盖完整生命周期，初始粉末状态、跨试样和跨构建的变异性以及重复使用中的变化构成一个连续设计记录。四个研究优先级包括：共享参考几何和开放数据；标定粉末状态的无损指示；生命周期试验量化压实、烧结、恢复、泄漏和疲劳交互；多尺度模型将工艺、材料批次、边界条件和内部状态变异性传播到响应不确定性中。
**8. Conclusions**
本综述将AMPD制造和填充途径的分类与腔体设计、测试方法、性能报告以及可靠比较和鉴定所需证据联系起来。主要结论包括：证据表包含108条出版记录，产生79个独立证据单元，其中64个直接保留粉末证据单元和15个后填充证据单元；由于两种路线产生和控制阻尼介质的方式不同，制造与填充途径是设计解释的起点。本综述建立了跨腔体放置、内部设计、验证水平、测试方法、频率证据和报告性能比较直接保留粉末证据单元的共同框架，该框架保留原始响应指标和比较基线，使证据单元之间的差异可见。最大报告缺口涉及颗粒填充比、堆积密度和粉末状态、可重复性或不确定性、以及生命周期或退化。报告这些字段可将初始内部状态与跨试样和构建的变异性以及重复使用或服役期间的变化联系起来，支持对预期运行条件下复现性和稳定性的评估。因此，本综述通过连接路线选择、性能解释以及跨材料、制造工艺和运行条件实现可复现和可迁移设计所需的证据，为未来AMPD研究提供了统一基础。
