基于表观质量负刚度效应的调谐质量阻尼器频率调节

以附加惯性飞轮与滚珠丝杠机构的弹簧-质量块单自由度(SDOF)模型为例,综合理论分析与模型试验建立了表观质量引起的负刚度效应模型。分析了将表观质量负刚度效应应用于调谐质量阻尼器(TMD)频率调整的可行性。研究表明:基于表观质量负刚度效应的TMD频率调节方法,采用质量比很小的惯性飞轮封装,即可实现TMD频率较大范围内的高效调节;基于表观质量负刚度效应的竖向超低频TMD设计方法,有效解决了TMD静压缩量偏大的问题。     

邻近振型对调谐质量阻尼器优化参数的影响

调谐质量阻尼器(TMD)被广泛应用于大跨轻柔结构的振动控制,然而在进行TMD减振系统的参数设计时,往往不考虑邻近振型的影响。以主体结构的加速度为控制目标,采用MATLAB编制程序进行参数分析,研究邻近振型对调谐质量阻尼器优化参数的影响,结果表明:当邻近振型与被控振型的频率接近且该临近振型对振动控制部位的振动响应有较大贡献时,忽略临近振型的影响将导致TMD的设计参数出现较大偏差,削弱TMD的控制效果。     

双频率调谐质量阻尼器在桥梁抖振控制中的应用

DTMD是一种新型的具有双频率的调谐质量阻尼器,与普通TMD（调谐质量阻尼器）相比,可以同时实现对桥梁主梁竖向和扭转振动的控制.文中基于多模态耦合抖振理论,导出带有DTMD的桥梁抖振系统运动微分方程,列式中考虑了多模态参与作用和模态间的气动耦合效应,并应用随机振动理论求解系统运动微分方程.最后以一座斜拉桥为例,分析了频率和阻尼比对减振效率的影响,并评价了DTMD对桥梁耦合抖振的双重制振性能.结果表明,与普通TMD相比,DTMD对桥梁抖振具有更高的减振效率.     

设计参数对铅黏弹性连梁阻尼器力学性能分析

目的研究铅芯边距、铅芯直径、剪切钢板与约束钢板厚度比、复合黏弹性层中薄钢板与黏弹性层厚度比以及剪切模量对其力学性能的影响,给出各设计参数的建议值.方法采用ABAQUS软件建立铅黏弹性连梁阻尼器的有限元模型;然后对15组铅黏弹性连梁阻尼器进行参数分析,研究不同设计参数对铅黏弹性连梁阻尼器力学性能的影响规律;最后给出各设计参数的取值建议.结果铅黏弹性连梁阻尼器滞回曲线饱满,表现出良好的耗能能力.各设计参数对铅黏弹性连梁阻尼器力学性能具有不同程度的影响,铅芯直径显著影响屈服荷载、屈服位移、最大阻尼力和等效黏滞阻尼比,对屈服后刚度具有较大影响;铅芯边距和剪切钢板与约束钢板厚度比主要影响屈服位移,而铅芯直径、剪切模量主要影响屈服后刚度;薄钢板与黏弹性层厚度比和钢材类型对力学性能影响较小.结论铅芯宜对称布置在复合黏弹性层外侧,铅芯边距取1～1. 5倍的铅芯直径;铅黏弹性连梁阻尼器需求的屈服承载力可由铅芯直径大小确定;剪切钢板与约束钢板厚度比取1. 00～2. 00,且剪切钢板厚度宜取0. 8倍的复合黏弹性层厚度;薄钢板与黏弹性层厚度比取0. 4～0. 8,且优先取较小值;宜选用低硬度的黏弹性材料和强度高的钢材以保证阻尼器正常工作,发挥其稳定的耗能能力.     

调谐质量阻尼器减震控制的研究发展趋势

综述了土木工程结构减震控制的研究现状,讨论了调谐质量阻尼器(TMD)的工作原理,评述了TMD的国内外研究进展,最后阐述了TMD的研究和发展的趋势.     

池式调谐质量阻尼器的工程设置方法

结构物的储水装置常被设计成池式调谐质量阻尼器(池式TMD),液体的动力效应会影响调频阻尼系统的控制效果.结合调谐液体阻尼器(TLD)与TMD共同作用的原理,综合考虑池式TMD的总体控制效果,并提出运用最优动力方法对池式TMD进行设置.以结构物室内游泳池为例,研究不同池长设计值的池式TMD的控制性能.结果表明,运用最优动力方法设置的池式TMD的控制效果明显优于普通方法设置的池式TMD,并为适应结构物内部使用空间要求提供了更为宽松的条件.     

近断层脉冲型地震动作用下黏滞阻尼器和双调谐质量阻尼器对曲线高墩刚构桥减震控制

为研究黏滞阻尼器(viscous damper,VD)和双调谐质量阻尼器(double tuned mass damper,DTMD)对曲线高墩刚构桥的减震控制效果,基于OpenSees建立某曲线高墩刚构桥的非线性分析模型,选取三条近断层脉冲型地震动对其进行动力时程分析.分别探究了VD的阻尼系数和阻尼指数,以及DTMD...     

半主动调谐质量阻尼器对随机人群荷载振动控制

为提高人行桥的舒适度,提出了一种可变质量与阻尼的半主动调谐质量阻尼器（STMD）。该STMD不但能通过水泵和电磁阀等驱动装置实时调节质量以重调频率来适应人行桥动力特性的变化,而且能实时改变电涡流阻尼的磁导间距来调节阻尼系数以提高耗能效果。首先介绍了STMD变质量及变阻尼的算法及模型试验,然后进行基于人群激励概率性随机模型的案例分析。对比研究了无控结构、优化设计的被动TMD、变质量STMD、变阻尼STMD及变质量变阻尼STMD在随机协同人群荷载下的100次加速度响应,通过这100组加速度的最大值、均方根（RMS）值及最大1-s RMS值共3个舒适度评估指标的最大值、平均值和标准差,分析了不同TMD的减振效果及鲁棒性。研究结果表明,由于人群荷载和人体参数的随机性,结构的动力响应有较大的差异。整体而言,可同时变质量变阻尼的STMD具有最佳的减振效果,且其标准差也最小,即具有最好的鲁棒性。     

黏弹性阻尼器减震结构考虑SSI的参数分析

采用通用有限元软件 ANSYS,针对某软土地基上土 － 基础 － 黏弹性阻尼器减震 框架结构进行了三维有限元分析． 计算中土体的本构模型采用等效线性模型,土体的侧向 边界采用黏弹性人工边界,研究了改变黏弹性阻尼器的阻尼系数、土体的软硬程度和基础 形式等参数时,土 －结构相互作用( 简称 SSI) 对黏弹性阻尼器减震效果影响的变化规律． 结果表明:随着黏弹性阻尼器阻尼系数的增大,土 －结构相互作用对其减震效果的影响程 度先增大后减小;黏弹性阻尼器的减震效果总体上随着土体的变硬而变好;设置黏弹性阻 尼器的结构采用桩筏基础的减震效果优于采用箱型基础的．     

悬浮隧道锚索黏弹性阻尼器的最优阻尼系数

以锚索和黏弹性阻尼器组成的系统为研究对象,建立锚索-黏弹性阻尼器的振动方程;通过伽辽金法得到系统的振动常微分方程,然后进行复特征值分析,得到锚索可能达到的最优阻尼比以及相应的最优阻尼器系数,分析锚索的倾角和垂度对锚索最优阻尼比的影响。研究结果表明：锚索各阶模态达到最优阻尼比时对应的最优阻尼器系数不同;模态阶数越高,对应的最优阻尼器系数越小;锚索垂度的存在,使得锚索的面内一阶模态最优阻尼比比其他模态小;锚索倾角、垂度的变化仅影响锚索的面内一阶模态最优阻尼比,对其他模态最优阻尼比无影响。     

3种构造形式调谐质量阻尼器性能

提出了3种平面内自由运动的调谐质量阻尼器（TMD）构造形式,即十字形（CTMD）、X形（XTMD）和旋风形（TTMD）,通过有限元模型对比分析了3种TMD刚度变化、模态和简谐激励振动响应。根据分析结果可知,当TMD激励方向与弹簧垂直时,弹簧出力表现出非线性行为;相比于其他构造形式,TTMD减振效果更为稳定,效率更高。当质量比大于3%时,TTMD抑振效果更为显著。     

调谐液体阻尼器对桩应力影响的振动台实验

通过土 -桩基础 -钢结构 -调谐液体阻尼器 (TLD)模型振动台系列实验 ,分析了在安装TLD前后 ,桩的动应变反应分别随不同的TLD与结构频率比 β、不同地震波以及沿桩深度不同位置等情况下的变化情况 .数据结果显示TLD在减小上部结构振动的同时 ,也会使桩的动力反应减小 ;同时通过对实验数据的分析 ,得到了一系列与这一减小趋势相关的结论 .     

线性二次型调节器算法对黏弹性阻尼器参数的优化设计

鉴于黏弹性阻尼器(VED)对结构减震控制的局限性,采用等效刚度和等效阻尼的力学模型,对VED的参数优化问题进行了研究。基于LQR的最优控制算法,提出一种以VED控制下结构的振动响应去逼近最优控制下结构振动响应的VED参数优化的新方法。通过对一个加入VED的3层混凝土框架结构进行动力响应数值分析,得出结论。方法相对简单,所提出的VED参数优化方法能够使结构动力响应得到有效的控制,控制效果与采用最优控制算法的计算结果较为接近,验证了该方法的有效性。利用上述方法优化VED参数,对结构进行振动控制,虽然无法达到全状态最优增益反馈控制力的主动控制效果,但经过优化后的动力反应逼近最优控制算法的结果。该方法为VED在结构减震控制方面取得更好的减震效果提供了理论参考。     

不同参数组合的最优多重调谐质量阻尼器

多重调谐质量阻尼器（MTMD）是由许多频率成线性分布的调谐质量阻尼器组成,可能的参数组合形成5种MTMD,即MTMD－1－MTMD－5。基于一般MTMD的传递函数,建立了MTMD－1－MTMD－5位移动力放大系数（DDMF）的统一模式,利用DDMF和数值搜寻技术进行了参数研究,参数包括频率间隔、阻尼比、调谐频率比和总数,研究表明：在工程应用中应优行选择MTMD－1。     

多重调谐质量阻尼器最优动力特性的趋势

多重调谐质量阻尼器（MTMD）是由频率呈线性分布的多个TMD所组成,刚度和阻尼保持常量但质量变化形成的MTMD模型能够提供更好的有效性和鲁棒性,文中揭示了这种MTMD模型最优动力特性的进一步趋势,数值结果表明,对于一个给定的总质量比,当MTMD的总数超过某一值时,其最优平均阻尼比趋近于零即导致近零最优平均阻尼比,近零最优平均阻尼比将使MTMD产生大的冲程,因此,MTMD的总数存在的上限,即最大允许的总数。     

双边塑性碰撞调谐质量阻尼器的位置控制

建立双边塑性碰撞调谐质量阻尼系统的动力学模型,根据Poincare映射图,研究了系统的周期运动和分岔,以及碰撞对结构稳定性的影响,并且分析了误差动力学方程的收敛速度与系数矩阵A的关系。利用同步反馈控制法对双边塑性碰撞调谐质量阻尼系统进行位置控制,数值计算结果验证了该方法是可行有效的。     

基于Simulink的黏弹性阻尼器减震结构动力仿真分析

应用Simulink做黏弹性阻尼器减震结构的动力时程分析,由于多数模块都是软件自带,个人所做的工作仅是建立模型和输入模块参数,所以,程序直观、简便、易理解、便于移植,可方便地完成黏弹性阻尼器减震结构的动力仿真分析,该方法还可推广到其它结构的动力分析。     

黏弹性阻尼器滞回曲线及特征参数的相似准则

对不同尺寸、不同温度的黏弹性阻尼器滞回曲线的力和位移相似关系进行研究和推导,并得出黏弹性阻尼器储能刚度、耗能、等效阻尼等特征参数的相似关系。然后利用3种不同尺寸的黏弹性阻尼器,对试样VE40×40在不同温度下、试样VE100×100和VE400×400在不同应变下进行性能测试,验证上述相似准则的正确性。研究结果表明：基于此相似准则,只要通过试验获取黏弹性阻尼器中一种尺寸阻尼器的滞回曲线及其温度相关性,就可以容易地获得同种材料、其他各种尺寸阻尼器在不同温度下的滞回曲线及特征参数。提出的黏弹性阻尼器相似准则可以使此类阻尼器方便地应用于各类研究及工程设计中。     

长期非平稳荷载调谐质量减振阻尼器优化设计

研究外荷载为长期非平稳随机过程，考虑长期荷载的特性，采用1个概率谱密度函数来反映长期非平稳随机荷载及其特征；概率谱密度函数是基于大量的一般谱密度函数的统计特性获得，以延长结构的抗疲劳使用寿命为目标函数，提出了调谐质量减振阻尼器的优化设计方法，这在实际工程中有着极为广阔的应用前景，本文旨在从理论上发展长期非平稳随机荷载作用睛调谐质量减振阻尼器的优化设计方法；文中采用长期波浪实测数据，给出了1个数值算值说明整个设计过程。     

自调频调谐质量阻尼器及其减振性能试验

为了改善调谐质量阻尼器(TMD)对频率调谐敏感和使用过程中TMD的频率难以调节的缺陷,利用可调节质量的箱体代替TMD的质量块,并附加上伺服控制系统和驱动装置,即为自调频TMD.在特定的外界激励作用下,伺服控制系统能够自发地启动驱动装置改变TMD的质量,调节TMD频率至控制结构频率附近.通过对比自振频率偏离TMD频率的单自由度简支桥梁模型,在TMD启动变频率调节前、后两种情况下的自由振动和受迫振动,以等效阻尼比、加速度峰值和均方根值等作为评价指标,测试了该自调频TMD对原TMD的改良效果.结果表明:变频率调节有较好的收敛性,且相比启动变频率调节前,启动后能提高模型结构的等效阻尼比;多种人行荷载工况下,相比启动变频率调节前,启动后均能提高减振率.