电磁涡流耗能调谐质量阻尼器研制与性能试验

进行了电磁涡流耗能调谐质量阻尼器（TMD）装置设计,研制与加工制作,并对电耗磁能TMD装置的参数及其性能进行了振动台的试验研究,试验研究结果表明：电磁涡流耗能TMD装置具有良好的阻尼减震效果。     

封闭环形连续钢箱梁人行天桥不同减振方法的研究

针对某钢箱连续人行天桥特殊的结构形式及振动特性,建立空间有限元模型,以跨中竖向位移及加速度减振率为标准,通过理论计算比较TMD减振效果与频率调整法减振效果,结果表明对于该桥频率调整法减振效果远远优于TMD减振效果,可见TMD减振系统并不是适用于所有结构,所得结论可供同类桥型减振设计参考使用.     

地震作用下风力机的TMD减振优化

为研究调谐质量阻尼器(TMD)对风力机的减振效果,以某140 m风力机为例开展了地震作用下TMD的减振优化分析.首先建立了该风力机的空间有限元模型,根据其动力特性及响应确定了TMD的布置位置;然后基于响应面法(RSM)优化了TMD的设计参数,进而拟合了TMD最优频率比及阻尼比的计算公式;最后通过典型地震波输入下风力机的地震响应,分析了基于拟合公式的TMD减振性能.结果表明:拟合的TMD最优频率比及阻尼比随质量比的变化趋势与den Hartog提出的TMD经典优化理论一致;在典型地震波作用下,优化后的TMD对风力机的减振效果更加明显;El Centro波作用下的塔顶峰值位移及位移均方根的降幅分别达到59.55％、65.20％,验证了RSM对高柔风力机TMD优化设计的有效性和可靠性.     

移动荷载作用下简支梁振动减振分析

振动控制是解决大跨轻质人行天桥舒适度的关键问题之一。通常会采用调谐质量阻尼器(TMD)进行减振,可以有效降低桥梁在行人激励下的振动反应。将行人激励简化为移动简谐荷载,建立人群-人行桥-TMD振动系统,推导在匀速移动人行荷载下,人群-人行桥-TMD振动系统的运动微分方程。并结合某一人行天桥实例,对该人行天桥进行添加TMD后的Simulink仿真分析,与Ansys建模分析的结果进行对比,说明Simulink仿真分析的正确性。采用中国规范进行舒适度分析,选取一定范围人行荷载的频率,并用Simulink对此简支梁桥进行定质量TMD与变质量TMD的减振分析,分析结果表明变质量TMD减振效果优于定质量TMD减振效果。     

基于MRE的变频TMD竖向振动控制

目的研发一种基于新型智能材料磁流变弹性体(MRE)的变频调谐质量阻尼器(TMD),为弥补传统TMD的频率不可调提供理论依据.方法研究MRE剪切模量与施加电流之间的关系,采用希尔伯特-黄变换(HHT)和随机减量技术(RDT)相结合的方式对主结构频率进行精确识别,完成了变频TMD对固支梁竖向振动控制的仿真计算,分析了不同质量比对变频TMD和传统TMD减振控制的影响.结果在自行研发的变频TMD中,MRE的剪切模量会随着外加电流的增强而增大,在1.8 A左右接近饱和值.利用HHT和RDT相结合的方法对频率识别方法是精确有效的.固支梁竖向振动的仿真结果表明,变频TMD能够在固支梁频率发生变化时仍保持良好的减振效果,固支梁频率与传统TMD自振频率相差越大,在达到同样减振效果时所需要的变频TMD质量比就越小.结论基于MRE的变频TMD能够实时与主结构频率保持一致,在主结构频率发生改变时仍具备良好的减振效果,并且变频TMD在减小TMD质量比方面也具有较大的优势.     

超高层建筑结构组合调谐风振控制系统

为充分利用调谐液体阻尼器(TLCD)的经济性和调谐质量阻尼器(TMD)的高效性,提出一种TLCD与TMD相结合的组合调谐阻尼器(CTD),从理论上说明CTD的合理性,推导其运动方程,引入协同损失因子评价其减振性能,并与TLCD和TMD的减振效果进行对比分析.研究表明:CTD不同参数配置时,协同损失因子不同,可达35%;相同参数配置下,CTD减振效果介于TMD和TLCD之间.综合经济和效率因素,CTD是一种很有竞争力的减振手段,具有广阔的工程应用前景.     

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。     

采用变阻尼式TMD的钢框架结构振动台试验

提出了一种新型变阻尼式调谐质量阻尼器(TMD),并将该阻尼器安装在两层单跨的钢框架模型结构上.通过对比无控状态、传统TMD控制状态、变阻尼式TMD控制状态下钢框架结构的动力响应,分析了变阻尼式TMD在Kobe波、Taft波和兰州波激励下的减震控制效果.试验结果表明:变阻尼式TMD可降低结构的自振频率并延长周期,采用变阻尼式TMD减震装置后,加速度响应最大可降低41.32%,位移响应最大可降低62.07%,最大减震效果较传统TMD提高了9%,且随着地震动峰值的增加,减震装置的控制效果越显著.     

碰撞调谐质量阻尼器对门式刚架振动控制的实验研究

针对调谐质量阻尼器(TMD)所需空间行程较大,对频率较为敏感的等等缺陷,碰撞调谐质量阻尼器(PTMD)将碰撞耗能与传统的TMD相结合以增大减振效果。在已有的研究中,PTMD展现了比TMD更好的控制效果。本文根据一门式框架和单边PTMD的理论设计制作了一个用于减振的PTMD装置,并将装置安装于门式框架结构进行了减振试验。试验结果验证了PTMD在自由振动和受迫振动下都可以对结构响应进行有效控制,控制效果相对稳定,最大位移的减振率达到82.3%。     

结构顶部TMD系统采用隔震部件的减震研究

根据工程结构风振控制中应用较多的调谐阻尼减振机理，以地震作用下的减震控制为目的，提出在顸部TMD系统中采用隔震部件的方法，利用橡胶支座提供恢复力、利用滑动摩擦支座提供阻尼消能，以适应局部大变形要求。进一步对该体系在地震反应控制中的吸震效果进行了理论研究和编程计算分析，其中调谐减振子结构采用小比例附加质量。结果表明，该体系对地面地震动反应具有一定的减震效果，当TMD系统的基本周期接近某个模态周期时，调谐部分吸收地震能量较大，对主体结构具有较好的减震效果。特别当主体结构较规则、其地震反应是以基本振型反应为主的窄频反应时，减震效果更好。这些结果对结构调谐减震研究和应用具有一定意义。     

桥梁用TMD的基本要求与电涡流TMD

总结了传统调谐质量阻尼器(TMD)在涡激振动控制中的工作性能，提出运用多重调谐质量阻尼器(MTMD)理论进行TMD设计，提高振动控制的鲁棒性；开发了电涡流阻尼器取代传统油阻尼器作为TMD的阻尼发生装置，延长TMD的疲劳寿命.利用遗传算法实现了MTMD的参数优化设计，与TMD的比较表明，MTMD在控制效率和鲁棒性方面具有更优越的综合性能.电涡流TMD在试验和实际工程中的成功应用表明电涡流TMD在桥梁振动控制领域具有广阔的应用前景.     

大跨度斜拉桥钢塔制振方案与参数分析

以南京长江第三大桥为例研究了大跨度斜拉桥钢塔施工阶段所需的制振目标及制振措施．参考相关资料确立了主塔制振所需的制振目标，并依据风洞试验结果建立制振器的设计目标值．根据该桥的固有频率范围和实际安装空间等条件选择了合理的制振方案，分别采用调谐质量阻尼器（TMD）和调谐液体阻尼器（TLD）完成不同施工状态和风速时对涡激振动的制振，进而进行了制振器的参数优化和装置设计．对制振器参数完成了敏感性分析，最终确认了使用环境下制振器对钢塔的不同施工阶段制振时的制振效果和鲁棒性能．     

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.     

附加MTMD的大跨度桥悬臂推送架设竖向减振

针对装配式钢桁桥悬臂推送架设过程中跨度逐渐增大、结构振动加剧,应用调谐质量阻尼器(Tuned mass damper,TMD)进行减振控制又受到结构布置受限等问题,运用多重调谐质量阻尼器(Multi-ple tuned mass dampers,MTMD)来进行架设过程的减振控制.应用ANSYS软件建立了某型装配式钢桁...     

悬臂式调谐质量阻尼器抑制管道振动研究

基于调谐质量阻尼器(TMD)的结构振动控制机理,将调谐质量阻尼器应用到管道的振动控制中。针对传统弹簧结构无法满足高频振动下调谐质量阻尼器刚度设计要求的问题,设计了一种便于安装的圆形截面悬臂式调谐质量阻尼器,其周向对称布置式结构可以对管道各个方向下的振动进行控制。理论推导并对比了传统悬臂梁和悬臂式TMD固有频率的计算公式,计算得到300Hz对应的悬臂式TMD结构参数,并利用Ansys模态分析对设计参数的准确性进行了验证。最后建立了激振器-TMD高频振动实验台装置,对悬臂式TMD在300Hz左右的减振特性进行了实验,结果表明设计的TMD能够有效抑制300Hz左右的高频振动,且有较宽的减振频带范围。     

多TMD控制下超高层建筑风振响应的快速算法及其应用

基于谐波激励法,提出一种适合大型复杂结构多调谐质量阻尼器(MTMD)风振控制的快速算法,该算法可根据刚性模型风洞试验获取的风荷载时程数据计算结构在MTMD作用下的风致响应.以高度为439 m的深圳京基金融中心(KFT)的风振控制为例,计算了单调谐质量阻尼器(STMD)作用下的结构风致响应,分析了STMD固有频率、阻尼比及质量等参数对结构风致响应的影响,进而对不同形式MTMD的结果进行对比分析.研究表明:采用快速算法进行风振控制计算是正确有效的;安装在顶层的STMD可有效控制KFT的风振响应;在TMD总质量相同的条件下,采用MTMD较STMD对结构的控制效果有所减弱,但MTMD方式仍可使结构顶部的峰值加速度响应降低约30%.     

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.     

调质阻尼器对结构地震响应的控制效果分析

提出了用于结构地震响应控制的调质阻尼器的参数确定准则 ,即通过数值搜索法 ,使得结构—调质阻尼器系统中结构的正规化稳态频率响应幅值的极大值最小 .基于该准则 ,给出了调质阻尼器最优参数的选用表格 .选用了 60条地震波 ,统计分析了调制阻尼器对不同周期和阻尼比的结构的控制效果 .     

鼠笼式调谐质量阻尼器用于转子振动控制的研究

基于鼠笼良好的环向对称性及结构紧凑等特点,提出了一种用于转子系统振动控制的新型鼠笼式调谐质量阻尼器(TMD)。通过有限元计算设计了这种质量阻尼器的结构,以转子一阶临界转速下的频率为目标频率进行振动控制,对TMD的质量、笼条数量、笼条直径、笼条长度等参数进行了设计;之后对所选取的3种TMD结构进行了模态分析,并通过转子动力学仿真,模拟了这3种结构的减振性能;最后搭建了转子实验台,验证了所设计的鼠笼式调谐质量阻尼器能够有效控制转子系统过临界时的不平衡响应,降振幅度达到34.6%。     

大跨度斜拉桥钢塔施工阶段振动控制

以南京长江第三大桥为例，进行了斜拉桥钢塔施工阶段的动力特性测试和振动控制．通过环境振动、人力激振和调谐质量阻尼器（TMD）激振的方式测试了代表性施工状态时，钢塔和塔吊结构体系的模态振型、频率和阻尼，结果表明，施工阶段南京三桥钢塔无控阻尼值高于国外（日本）同等规模钢塔阻尼平均值．依据实测的结构动力特性设计了TMD和调谐液体阻尼器（TLD）参数并实现了现场参数调节．为评价制振效果，分别对TMD和TLD工作与非工作状态（无控）时的结构阻尼进行了测试分析，表明安装TMD和TLD提高了结构的阻尼，具有良好的制振效果且满足设计的要求．