新型磁流变阻尼器及其在结构振动半主动控制中的应用

应用磁流变阻尼器对结构振动进行控制，对磁流变阻尼器的力学模型进行了介绍，并设计了磁流变阻尼器的结构参数；基于现代最优控制理论的半主动控制方法设计了控制器，数值计算结果表明：采用磁流变阻尼器对结构振动进行半主动控制，在输入El-Centro波，Taft波及人工地震波时，可使受控结构的各层位移响应的控制效果超过50％，能够有效地减小结构的地震反应。     

偏心框架结构采用扭转调谐液柱阻尼器的设计方法

扭转调谐液柱阻尼器(torsional tuned liquid column damper,TTLCD)是一种有效的扭转振动控制装置.本文对该阻尼器在偏心框架结构中的设计方法进行研究,针对不同的倾斜管道投影点和倾斜角,建立了三种形式的扭转调谐液柱阻尼器在地震作用下的运动方程和控制力方程,给出TTLCD参数优化的具体公式,其方法为对比扭转调谐液柱阻尼器-偏心结构和扭转调频质量阻尼器(torsional tuned mass damper,TTMD)-偏心结构,将两控制系统转化,利用Den Hartog或Ikeda给出的调频质量阻尼器(tuned liquid mass damper,TMD)参数优化公式来实现TTLCD参数优化,最后给出TTLCD的设计流程.通过对一个四层偏心框架结构进行模拟,验证了理论设计方法的合理性.     

采用磁流变阻尼器的斜拉索半主动控制

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法，对斜拉索和磁流变阻尼器组成的系统进行了动力分析．考察了斜拉索基频（张力、索长、质量）、Irvine参数、激励荷载（类型、频率、大小）等各种因素对斜拉索动力响应的影响，并与磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器控制效果进行了比较．以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标．研究表明：磁流变阻尼器半主动控制对斜拉索抑振效果比磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器有较大幅度的提高；索全长全时程振动响应的位移均方根减小幅度可达50％，且在磁流变阻尼器型号的有效区间内，可使多阶振动模态均取得较好的减振效果．     

管路减振用磁流变阻尼器设计与性能研究

针对流体动力管路减振降噪需求,提出了一种应用于流体动力管路振动控制的双出杆剪切阀式磁流变阻尼器设计方法.以磁流变阻尼器Bingham模型为基础,将磁流变阻尼器结构设计与磁路设计相结合,推导了阻尼器结构参数的计算公式.采用COMSOL对磁流变阻尼器电磁场进行了仿真,并计算了磁流变阻尼器在不同控制电流下的剪切应力.根据所提出的磁流变阻尼器设计方法及管路振动控制需求,研制了磁流变阻尼器样机,并对样机进行了动态力学性能测试.测试结果表明:磁流变阻尼器性能参数与理论设计要求基本一致,证明了该设计方法的正确性和可行性,并且采用该优化设计方法能够简化磁流变阻尼器设计过程和减小磁流变阻尼器体积.      

车致桥梁振动与黏滞阻尼器参数

目前国内外已通车运营的大跨度悬索桥,在车辆荷载作用下普遍存在因主梁纵向累计位移过大而引起的伸缩缝和支座提前破坏现象。针对该问题,通过在主梁纵桥向设置黏滞阻尼器,并采用非线性时程分析方法对结构进行动力响应分析,研究了阻尼器对车辆荷载引起的纵向振动响应的控制效果及阻尼器参数变化对控制效果的影响规律。结果表明：设置恰当参数的黏滞阻尼器,可以有效抑制悬索桥在车辆荷载作用下的振动响应;主梁梁端最大位移、梁端累计位移和1/4跨处的竖向最大位移随阻尼器参数变化的规律具有一致性。最后,对大跨度悬索桥黏滞阻尼器参数的选用问题进行总结,建议先以车辆荷载作用下的主梁纵向振动位移和阻尼器工作功率为优化目标,再根据地震响应的控制效果确定最优参数。这样既能保证黏滞阻尼器具有足够的安全储备,又能同时实现对地震及车辆荷载的控制。     

随机激励作用下被控结构的阻尼器优化布置

以结构在随机激励作用下的振动控制问题为研究对象.通过等效激励法构造具备随机谱特征的等效地震荷载时程作为输入,从而将频域范围内的结构随机振动控制问题转化为时域问题进行计算分析.利用遗传算法的0,1染色体编码模拟阻尼器的楼层空间布置,实现了阻尼器数目指定情况下,以楼层最大加速度和层间位移角为控制目标函数的阻尼器最优布置方案.仿真分析表明:该优化措施针对性强,效果显著.     

阻尼器对悬索桥吊索扭转振动控制效果的数值研究

刚性分隔器对悬索桥吊索各索股的相对振动可起到很好的控制效果,但吊索可能会发生较大的整体振动,包括平动和扭转振动.采用ANSYS有限元软件,以某桥的四索股吊索为工程背景,分别建立了3种索股-刚性分隔器-阻尼器计算模型,并进行了自由振动分析,研究了理想状况下的吊索扭转模态的无量纲阻尼比曲线特征,研究了阻尼器支架刚度、阻尼器刚度对阻尼器效率的影响.研究结果表明,四索股-刚性分隔器-阻尼器体系不同扭转模态的无量纲阻尼比曲线不重合,不同扭转模态的阻尼器设计不能采用同一条无量纲阻尼比曲线进行设计;随着阻尼器支架刚度的减小,能实现的最优扭转模态阻尼比减小,对应的最优阻尼系数也减小;随着阻尼器刚度的增大,能实现的最优扭转模态阻尼比减小,对应的最优阻尼系数线性增大.     

基于磁流变阻尼器的结构振动特性研究

结构振动控制可以有效地提高结构抗震性能,减轻其在动力作用下的反应和损伤,近年来,基于磁流变阻尼器的结构半主动控制也得到大力发展。本文对三层框架结构进行了数值模拟,对有无磁流变阻尼器结构的振动特性进行了分析比较。     

使用磁流变阻尼器的大型汽轮发电机定子端部绕组振动控制

为控制大型二极汽轮发电机定子端部绕组产生的强迫振动,提出了基于磁流变阻尼器端部绕组的减振方法。将端部绕组及支撑结构简化为等效均质连续的三维板壳组合模型,采用Sig-moid力学模型计算阻尼器的阻尼力,建立了加装磁流变阻尼器的端部绕组的振动控制方程,通过直接积分法计算了电磁力作用下某大型汽轮发电机定子端部绕组加装磁流变阻尼器前后的振动响应。计算结果表明,磁流变阻尼器使端部绕组中径向、轴向动应力幅值分别降低了17.3%、55.9%,采用磁流变阻尼器是控制发电机端部绕组振动的一种有效方法。     

基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动控制

为研究磁流变阻尼器在汽车振动控制中的应用可行性，对Bouc-Wen磁流变阻尼器模型进行了数值计算分析，揭示了14个参数对模型阻尼力的影响．运用随机理论对Bouc-Wen模型及基于该模型的汽车悬架进行了模拟仿真分析，与传统线性阻尼器进行对比，采用非线性阻尼器模型能更精确描述汽车悬架的物理特性，通过对比半主动可调磁流变阻尼控制与被动控制、主动控制和半主动on-off控制在正弦激励和随机激励下的各种动态特性，证明了磁流变阻尼器在汽车控制工程中的可行性，说明磁流变阻尼器有较好的应用价值．     

基于发动机轴系扭振抑制的扭弯减振器分析

扭弯复合减振器能同时抑制扭转振动和弯曲振动,降低发动机噪声.以发动机轴系扭转振幅最小化为目标,研究了扭弯复合减振器的设计方法,并分析扭振减振器或弯振减振器参数偏离对扭转振幅曲线的影响.分析表明:增大扭振减振器惯量比、降低弯振减振器惯量比,能减小扭转振幅曲线的共振峰值;弯振减振器阻尼比和刚度偏离最佳参数后,能增大曲线共振峰值,但影响程度很小;扭振减振器阻尼比和扭转刚度的偏离能显著增大峰值.     

带有裂纹轴的齿轮耦合系统的扭转振动特性

建立了从动齿轮轴带有开裂纹的啮合型齿轮耦合系统动力学模型·对齿轮系统的啮合刚度、传动误差和节线冲击等主要参数进行了讨论·研究了齿轮耦合条件下裂纹轴(从动齿轮轴)和无裂纹轴(主动齿轮轴)的扭转振动特性·基于齿轮系统参数众多的特点,以传动比为主线,研究了两齿轮轴扭转振动特性与裂纹深度、转速和传动比之间的关系·分析结果表明,频率为旋转频率2倍和4倍的谐波成分是带裂纹齿轮轴扭转振动的主要特性,传动比和转速是影响裂纹引发振动的能量及其在两齿轮轴上分布情况的主要参数·     

斜拉桥涡激扭转振动的被动控制

分析了调质阻尼器对柔性桥梁涡激扭转动的阻尼效果,在基于准定常运动假设的前提下,给出附加在桥梁桥面两侧的二排ＴＭＤ情况下的桥梁涡激扭转“锁定”区域的非线性运动方程的近似解,通过算例的对ＴＭＤ物参数分析,给出了ＴＭＤ对涡激扭转振动的最优“调谐”计算公式。     

考虑地面转动分量的双向偏心隔震结构减震性能分析

针对双向偏心结构,考虑地面转动分量对偏心结构的影响。采用隔震装置减小偏心结构在地震作用下的平动和扭转振动。着重分析地面转动分量对结构扭转响应的影响。分析非隔震结构、隔震结构分别在考虑地面转动分量前后结构的平动和扭转振动。研究表明,地面转动分量会加剧结构的扭转振动,隔震措施可减小地面转动分量对结构扭转振动的影响。从而使得双向偏心隔震结构在多维地震作用下的响应分析更加完备。     

考虑电磁激励的车用永磁同步电机转子扭振特性

研究了车用永磁同步电机转子系统在电磁激励与机械激励作用下的非线性扭振特性.建立了电磁激励作用下的转子系统机电耦合扭振振动模型,利用多尺度法求解了振动方程,确定了电机-转子系统扭振的稳态解及其稳定性.分别研究了永磁同步电机内功率因数角、极对数、电机运行的磁饱和系数以及转子系统的扭转刚度等对转子系统扭转振动特性的影响.研究结果表明:合理地控制和设计永磁同步电机的电磁与机械参数,可以避开车用永磁同步电机转子系统的扭转振动系统可能出现的跳跃及分岔等不稳定现象.     

汽车传动系扭转振动建模与仿真分析

文章根据汽车传动系扭振动力学方程,建立了传动系扭振仿真模型,在此基础上进行仿真分析,并通过实车试验加以验证,通过仿真运算,观察到传动系中存在较明显的扭振成分;对仿真模型中的参数进行灵敏度分析,得出对扭振影响较大的参数,通过对相应参数的修改,使得扭振降低,该方法为解决车辆传动系扭振提供了参考依据。     

悬索桥施工猫道的振动控制

基于万州长江二桥的施工猫道，介绍悬索桥施工猫道的振动方法和机理，建立猫道动力特性分析有限元模型，计算分析制振构造的设计参数对减振效果的影响。结果表明：对于超大跨度悬索桥，抗风缆系统控制猫道振动不够经济；水平制振索控制猫道的侧向振动和扭转振动，提高张力不能增大其减振效果；抗风门架和斜索控制猫道的竖向振动和扭转振动，增大斜索长度，减振效果愈加明显；联结绳可以有效地控制施工人员行走激发的猫道侧向振动。     

离合器接合过程中的汽车传动系扭转振动分析

文章在分析车辆最常用的膜片弹簧摩擦离合器接合过程的基础上,建立汽车传动系的扭转振动的力学分析方程;结合实际车型,分析了车辆的固有频率、扭振响应、刚度参数对固有频率的灵敏度。为进一步分析车辆磨擦离合器接合阶段传动系的各个部分的参数对扭转振动的影响、降低起步阶段的噪声、改进传动系扭振性能具有一定的意义。     

中央稳定板对分体箱梁桥梁的涡振控制

以一座分体箱梁桥梁为背景,通过计算流体动力学(CFD)数值模拟和节段模型风洞试验,分别对上、下中央稳定板作用于分体箱梁的涡振控制效果展开研究.发现随着中央稳定板高度的增加,竖向涡振性能都是先变好再变差,分别在0.4倍梁高上稳定板时和0.2倍梁高下稳定板时竖向涡振振幅最小;增设上稳定板时加大了扭转涡振振幅,而下稳定板明显减小了扭转涡振振幅.CFD模拟的涡度场和压强场对比还表明,中央稳定板改变了槽中漩涡的运动方式和下风侧两端上下表面的压强,从而明显改变了竖向涡振的振幅.综合结果发现,0.2倍梁高下稳定板的涡振控制效果最好,而0.8倍梁高上稳定板的涡振控制效果最不利.