基于转动惯性效应的调谐质量阻尼器控制方法

转动惯性双重调谐质量阻尼器(Rotational Inertia Double-Tuned Mass Damper,RIDTMD)是一种由调谐黏滞质量阻尼器(Tuned Viscous Mass Damper,TVMD)和调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)组合而成的新型减振控制装置.采用RIDTMD作为控制装置,建立了多自由度结构-RIDTMDs系统的减振控制模型,并对其减振的有效性进行了研究.首先,基于RIDTMD装置的工作原理分析,给出了RIDTMD装置单体的力学简化模型;然后,建立了任意数目的 RIDTMD装置对多自由度结构减振的控制模型;并以控制系统的H2范数为优化目标,将RIDTMD装置的参数进行优化;最后,以一个3层框架结构为例,对RIDTMD装置的减振效果及装置参数对结构响应的影响规律进行分析,并与传统TMD装置进行对比,验证了RIDTMD装置减振的有效性.     

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。     

地震下DMTMD对结构刚度和质量参数摄动的鲁棒性

针对地震作用下高层建筑结构振动控制的鲁棒性问题,文章利用ANSYS软件对建筑结构刚度和质量参数摄动的鲁棒性进行研究.将分布式多重调谐质量阻尼器(distributed multiple tuned mass dampers,DMTMD)控制策略的有效性和鲁棒性分别与仅在结构顶层安置阻尼器的单调谐质量阻尼器(single...     

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.     

多重单面碰撞调谐质量阻尼器参数优化与试验研究

基于多重调谐原理，提出一种将碰撞质量和碰撞耗能装置分散布置的多重单面碰撞调谐质量阻尼器（MSS-PTMD）. 该阻尼器具有多重调谐的功能，以至能覆盖更宽的控制频域并具有更好的减振性能. 同时，该阻尼器能将调谐质量分块化、小型化，提升碰撞类调谐质量阻尼器在实际工程中的可行性. 为深入研究MSS-PTMD的性能特点，建立了单自由度结构与MSS-PTMD耦合运动方程，基于H∞优化准则得到了MSS-PTMD的优化参数；采用数值模拟对比了SS-PTMD和双重单面碰撞调谐质量阻尼器（DSS-PTMD）的减振性能；最后，通过试验验证了DSS-PTMD的减振效果. 研究表明，增加调谐质量数量能有效提升MSS-PTMD的减振带宽和减振性能；在完全调谐和失谐±5%的情况下，MSS-PTMD都比SS-PTMD具有更好的减振效果.     

基于管道调谐质量阻尼器的宽频减振实验研究

将调谐质量阻尼器应用于管道减振时存在有效频带窄等问题,严重限制了其在工程中的应用。本文通过建立管道调谐质量阻尼器减振试验台,研究得到调谐质量阻尼器安装的最佳位置以及作用范围的大小;通过增加调谐质量阻尼器的质量比或者个数有效地拓宽了其作用频带的范围。本文实验结果能够为调谐质量阻尼器的工程应用提供一定依据。     

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....     

采用不同轨道形状的轨道非线性能量阱减振鲁棒性分析

轨道非线性能量阱(track nonlinear energy sink,轨道NES)是一种具有较高频率鲁棒性的非线性质量阻尼器,但NES的非线性特点导致其减振性能对输入能量大小较敏感。为了改善其能量鲁棒性,分析考察了三层框架主体结构附加不同质量阻尼器时的响应,包括不同轨道形状的轨道NES以及用于对比的一型NES(typeⅠnonlinear energy sink)和调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)。结果表明,采用不同轨道形状的轨道NES均展现出优越的减振性能;其中使用三阶多项式轨道形状的轨道NES同时具备较高的频率鲁棒性和能量鲁棒性,对于地震作用下有可能发生损害的结构,轨道NES较TMD和一型NES展现出更强的减震控制性能。     

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.     

调谐双重液柱与质量阻尼器及其工程设置方法

为了设计调谐类阻尼器,基于建筑物内部储水装置的多用途性,并结合调谐液柱/质量阻尼器(TLCMD)的经济性与实用性以及混合水箱装置(MTLDs)优越的减振控制性能,提出调谐双重液柱/质量阻尼器(TDLCMD)的概念。分析了由双重调谐液柱阻尼器(DTLCD)组合而成的水箱内水的动力效应对TDLCMD系统控制性能的影响;并提出运用优化动力方法对TDLCMD进行设置。算例分析表明:TDLCMD可取得与TMD相当,优于TLD、TLCD的控制效果;而运用优化动力方法设置的TDLCMD的控制性能明显优于普通方法,并使该阻尼器的安装更为适合于建筑物内部的使用空间。     

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．     

钢拱桥刚性细长吊杆减振用调谐质量阻尼器的试验研究

针对钢拱桥刚性细长吊杆空气动力性能较差的问题,给出了采用调谐质量阻尼器(TMD)的吊杆减振初步设计方法,并研制了适用于吊杆减振的永磁式电涡流TMD样机。不仅实现了TMD刚度与阻尼的完全分离,且阻尼很容易地通过调整磁场间隙进行调节。试验与分析结果表明,研制的TMD具有较好的耐久性与工程应用可行性。     

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%.     

轻型墩桥梁结构被动控制研究

针对地震作用下轻型墩墩顶位移控制设计问题，提出采用多重调谐质量阻尼器（MTMD）对其位移进行控制，以降低对轻型墩的延性要求．首先将被控结构简化为单自由度体系，建立结构-MTMD系统力学模型和运动方程，分析MTMD各设计参数对动力放大系数的影响规律．在此基础上，针对某一轻型墩桥梁设计MTMD，进行不同地震波作用下的减震时程分析，并与调谐质量阻尼器（TMD）的振动控制效果进行比较．     

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。     

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．     

基于质量均匀分布的新型MTMD设计模型

提出了刚度和阻尼保持常量但质量均匀分布的新型MTMD设计模型以控制基底加速度激励下结构的振动，结构用某一受控振型的降阶模型表示.利用数值优化技术，研究了MTMD的最优参数，讨论了它对MTMD有效性和鲁棒性的影响.MTMD参数包括：质量间隔、频率间隔、平均阻尼比、调谐频率比、总质量比和总数.MTMD的优化准则定义为结构最大动力放大系数的最小值的最小化.为进行比较，还考虑了刚度和阻尼保持常量但频率均匀分布的MTMD设计模型.数值分析表明，新型MTMD设计模型不存在近0最优平均阻尼比，而且这种新型MTMD设计模型和频率均匀分布的MTMD设计模型达到近似同样的有效性和鲁棒性.     

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。