ETMD减振系统及其在海洋平台振动控制中的应用

扩展调谐质量阻尼器(ETMD)减振系统是TMD减振系统的延伸,是利用装置内部设备进行装置振动被动控制的技术.理论分析表明,随着ETMD与剩余平台质量比和频率比的增加,振动控制的频率使用范围扩大,共振的频带缩小.有限元分析结果表明,ETMD减振系统在频率接近激励的激振频率时,有较大的振动位移,可以更多地吸收海洋平台的振动能量;质量比在3.75到5之间时具有比较好的减振效果;频率比在0.3到0.35、0.35到0.5两个区间具有比较好的减振效果.当频率比在0.5到2之间时,系统总体振动都比较小.仿真研究同时表明,在传统导管架平台上ET-MD减振系统也具有良好的减振效果.     

地震作用下基于多准则的最优调谐质量阻尼器

利用导出的设置调谐质量阻尼器（TMD）时结构的位移和加速度传递函数的统一模式，建立了结构的位移动力放大系数、位移动力减振系数，加速度动力放大系数和加速度动力减振系统设计公式。TMD的优化准则定义为：最大位移和加速度动力放大系数最小值的最小化与最小位移和加速度动力减振系数的最小化，基于这四个优化准则，研究了TMD在控制结构位移和加速度响应时的最优参数（包括最优调谐频率比和阻尼比），评价了分别基于位移动力放大和减振系统准则，加速度动力放大和减振系数准则设计的TMD最优动力特性，结果表明，位移和加速度动力放大系数准则是更可取的优化设计准则。     

基于DDMF和ADMF的TMD动力特性

为试图利用适用于单自由度结构的TMD最优参数来设计用于多自由度结构振动控制的TMD，研究了TMD动力特性对结构振型参与系数的敏感性.考虑结构的振型参与系数，导出了设置TMD结构的位移和加速度动力放大系数(DDMF和ADMF)的解析表达式.于是TMD的优化准则定义为：结构的位移和加速度最大动力放大系数的最小值的最小化(Min.Min.Max.DDMF和Min.Min.Max.ADMF).根据选择的优化准则，得到了不同结构振型参与系数的TMD最优参数和控制效果，并给予评价.现在，设计者可以容易地设计用于多自由度结构振动控制的TMD.     

精密平台混合隔减振系统的分析及优化

为了改善精密平台的工作性能,减小台体在宽频环境激励作用下的动力响应,设计了一种基于磁流变阻尼器的混合隔减振系统.首先建立了该隔减振系统的7自由度动力学仿真模型,动力学分析结果表明,该隔减振系统可以在较宽的频域范围控制台体的动力响应.然后,在分析隔减振系统各参数对隔减振效果的灵敏度基础上,采用遗传算法优化其中灵敏度较大的参数,使得该隔减振系统可以达到既定的控制指标.优化分析结果表明,优化后的混合隔减振系统不仅将台体的位移响应控制在限制条件范围内,还能有效减小台体的加速度响应.当频域大于50 Hz时,台体加速度响应控制效果明显;当频率小于50 Hz时,控制效果稍差.     

引射式压力恢复系统的振动抑制技术

为了提高引射式压力恢复系统振动抑制性能,减小本系统振动对其他系统的影响,分析了系统的振动特性和振型,建立了系统振动力和主振型数学模型,利用时域信号取均方根方法测试了系统3个支座动态振动力,振动力沿气流方向逐渐减小。采用被动控制振动抑制技术,根据振动力设计制作了减振器,研究了橡胶块与金属弹簧并联再加配重以及橡胶块加配重2种减振器模型的减振效果。结果表明:橡胶块与金属弹簧并联、加配重45.2kg的减振器模型减振效果好,当控制点输入加速度为5 g时,减振效果最佳。激励强度大小、弹簧刚度和阻尼等参数的优化能够提高减振器的减振性能。     

织机系统的减振设计与动态仿真

研究织机系统的减振设计问题.建立了织机系统的动力学模型,对减振器的参数进行了初步设计和动态优化设计.应用计算机动态仿真技术,仿真织机加装减振器后的振动响应.获得了具有最佳减振效果的减振器结构参数为铅垂:铅垂向刚度25.1×104N/m,铅垂向阻尼6273N.s/m.振动响应测试表明,减振器的动态响应及隔振效率均达到设计要求.     

悬臂梁质量摆杆结构一阶模态减振控制分析

为了分析悬挂小球和摆杆对悬臂梁一阶模态振动的减振效果,采用Hamilton原理建立了悬臂梁质量摆杆减振结构的动力学模型.小球通过摆杆与支架连接,支架放置在悬臂梁顶端,以小球和摆杆的质量为分析参数,进行了一阶模态的减振控制分析.理论分析表明,当悬臂梁作一阶模态振动时,质量摆杆结构起到了很好的减振效果,并且小球起主要的减振作用.     

振动筛工作平台不良振动检测及减振对策

为评估某厂房振动筛平台的不良振动状况,采用自由振动法和脉动法测试不良振动,并对测试结果进行时域及频域分析,由此判断振动对结构使用功能的影响程度.利用有限元方法对平台结构进行模态分析,并与实测结果进行对比.结果表明:平台固有频率中包含与振动筛工作频率相近的成份,可诱发共振,平台振动位移及加速度幅值超过规范要求,需进行减振;对振动筛平台的动力性能进行有限元分析,有限元时程分析结果与实测结果符合较好,误差约为8%;设计的增大平台梁截面及增设剪力墙两种减振方案,并对两种方案的振动筛平台的动力性能进行对比分析,增设剪力墙的减振效果更好.     

移动车载作用下多跨梁振动的模态空间控制

采用有限元法,利用车-桥单元建立了N个车辆作用下车-桥耦合系统的受控运动微分方程.采用独立模态空间控制法,通过独立控制少数模态实现了对移动车载作用下多跨梁振动的主动控制.对一列车-三跨桥梁系统计算了控制前后桥梁振动的位移动力放大系数和弯矩动力放大系数,计算结果表明独立模态空间控制能够较有效地抑制多跨梁结构的车致振动.     

三维实体结构的双向TMD优化设计

采用在结构顶层设置双向TMD被动控制的方法,对结构在多向地震作用下的振动进行了被动控制的研究.在建立三维结构控制体系的动力学模型后推导出结构-TMD联合动力方程,并以功率谱密度函数矩阵迹的积分为目标函数,利用单纯形法对双向TMD的参数进行优化设计.数值结果表明,利用双向TMD系统对结构进行被动控制的方法是可行且有效的,能对结构的平动和扭转起到较好的减震效果.     

海、陆两用风力发电实验平台设计

在风电场通过现场测试分析研究风力机性能由于受到现场环境的限制,能够获得的研究数据有限,室内模拟实验平台能够有效弥补研究不足.为此提出了一种海、陆两用风力发电实验平台方案.该实验平台由来风装置、风轮、发电机、两段式塔架、漂浮台、波浪产生装置、传感检测和数据采集系统等构成.在实验平台整体方案基础上,进行了结构参数设计,建立了漂浮台受力分析模型并获得了合理的结构参数,以Lab VIEW为开发环境设计了上位机运行状态监控系统.最后,基于构建的实验平台,开展了部分风力机动态特性研究工作,对比分析了模拟陆地风力机和海上漂浮式风力机时塔架振动特性,为进一步深入开展风力机动态特性研究提供了基础.     

基于Maattanen模型的冰激疲劳寿命分析

基于ANSYS系统和海洋平台自激振动Maattanen模型,提出了计算冰激疲劳寿命的一种新方法,并开发了与ANSYS系统集成使用的计算程序。利用该程序可以实现对多自由度复杂平台结构的冰激动力精细分析,并能定量确定自激冰力、结构的动力响应和节点应力。运用该程序计算了实际平台的冰激振动响应和节点疲劳寿命,分析了不同冰力参数对平台自激振动响应的影响。对使用不同冰力模型计算出的平台疲劳寿命进行的对比结果表明,较高冰速下平台动力响应较小;自激振动是造成平台疲劳损伤的主要原因。计算结果与现场观测情况一致,这进一步验证了新计算方法的可靠性,为平台冰激疲劳设计提供了依据。     

Modal Parameter Identification of Offshore Platforms under Ambient Excitation

This paper intends to identify the modal parameters of an offshore platform under ambient excitation, and to compare the identified results with theoretical solutions. Using ambient sources of excitation to determine the modal characteristics of large civil engineering structures is desirable for several reasons. The forced vibration testing of such structures generally requires a large amount of specialized equipment and makes the tests quite expensive. Also, an automated health monitoring system for a large civil structure will most likely use ambient excitation. The Eigensystem Realization Algorithm (ERA) is applied in conjunction with the common basis-normalized system identification (CBSI) to identify structural modal parameters (natural frequency, damp ratio, mode shape), with limited acceleration information. Finally,offshore platform numerical model gets output response data under ambient excitation. Simulated data from numerical model of an offshore platform under ambient excitation is used for the identification of the system. According to the comparison results, the proposed method is shown to be effective for modal parameter identification under ambient excitation.     

浮式海洋钻井钻柱对大钩位移的响应分析

海洋钻井平台的升沉运动对钻柱、钻压以及钻井操作具有较大影响.建立海洋浮式钻井平台钻柱系统动力学模型,利用级数法和机械振动理论求解得到钻柱系统运动响应,推导得出大钩位移量与钻压变化量的数学公式,通过Matlab计算得到给定钻柱长度下大钩的允许位移.分析计算结果为浮式钻井平台升沉补偿装置的开发提供设计依据,可以作为升沉补偿...     

可控式TMD-TLD混合调频系统对海洋平台的减震控制策略

为保证调谐类阻尼系统在海洋平台频率发生偏移时的减震效果,提出可控式TMD-TLD混合调频系统(control-lable TMD-TLD hybrid system,CTTHS),并以被动控制的形式研究了该系统应对海洋平台频率发生偏移时的减震控制策略.介绍了系统中各参数的设置方法,推导了平台-混合系统的运动方程.模拟结果显示,在海洋平台结构频率减小或增大时,CTTHS相对于普通TMD的减震效果最大增幅分别达到28%与6%,同时,CTTHS能够在较宽的频率范围内进行结构减震控制,具有比普通TMD更优的控制性能及更强的鲁棒性.     

Investigation on the Cause of Excessive Vibration of an Offshore Platform

0　IntroductionWiththeexploitureanddrillingforoceanre source,offshore platformsaremost prolificandprevalentintheoffshoreindustrytoday .Asthefun damentalinstallationsofdevelopmentofoceanre sources ,designingrequirementsofoffshoreplatformsarebecomingmoreandmoreimportant.Underenvironmentalloadsduetowind ,cur rent ,waveandevenseismicprotectionattack ,off shoreplatformsinevitablyvibrateduringtheirlife time .While ,foranormalconditionthisvibrationissmallandtheoccupantsontheplatformdon tsenseitatall.…     

Dynamic characteristics of a working platform Supported by an AMG

A coupled electromechanical dynamic model for a working platform supported by an active magnetic guide （AMG） is set up according to the special stiffness and damping theory of maglev system and the unique vibration of the working platform for a machine tool. The dynamic characteristics of a working platform supported by an AMG are studied using different groups of control parameters. Results show that the dynamic characteristics of the platform system, such as critical vibration frequency, vibration mode and so on, can be improved by adjusting the control parameters. This research offers theoretical support for ultra-high-speed and ultra-precise machine working platform designs, including the structure of platforms, the design of electromagnets, and the establishment of the control parameters.     

海洋平台振动测试及分析

应用振动测试仪对海洋平台的振动进行了测试，数据分析表明。海洋平台属低频结构，平台的振动与压缩机组工作有关。其振动频率接近压缩机组的工作频率。应当改进结构参数，使系统的固有频率避开压缩机组的工作频率，以达到减小振动的目的。     

多级工程模糊优选在海上平台设计选型中应用

针对海洋平台概念设计中经常遇到的复杂的方案优选问题,提出将多因素,多层次模糊优选理论引入平台的设计选型工作中,采用三级模糊优选考虑了影响平台选型的各种因素,针对影响因素复杂,确定隶属函数主观因素较强的情况,成功引入因素的优先关系法来确定优选矩阵的隶属度,这样较好地减少了确定隶属函数的人为影响,通过此优选模型成功地将影响平台设计选的13种主要因素和8种平台设计型式进行了多级模糊综合优选决策,得到了比较理想的决策结果,为海洋平台设计选型提供了新的思路。