集成型碰撞调谐质量阻尼器(P-TMD)振动台试验研究

针对传统调谐质量阻尼器(TMD)质量过大难以安装,对频率较为敏感的固有缺陷,碰撞调谐质量阻尼器(P-TMD)将碰撞耗能与传统的TMD相结合以增大装置耗能。在前期的数值模拟研究中,P-TMD在地震激励下展现了比TMD更好的控制效果及控制稳定性。根据P-TMD的数值模型设计制作了一个用于水平向减振的集成P-TMD装置原型,并将装置安装于一柔性框架结构进行了地震激励下的减振试验。试验结果验证了P-TMD在不同地震激励下都可以对结构响应进行有效控制,控制效果相对稳定;特别对加速度峰值和均方根值的控制效果可达40%以上,相比TMD控制的效果提升明显。本文结果可以为今后P-TMD的进一步研究和应用提供必要的试验支持。     

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.     

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.     

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.     

基于PTMD的双主梁钢-混组合梁桥车-桥耦合振动控制

针对双主梁钢-混组合梁桥车-桥耦合振动问题,文章以某高速公路路段1座4×35 m双主梁钢-混组合梁桥为例,设计一种通过调谐质量块与黏弹性层之间的碰撞来耗散能量的碰撞调谐质量阻尼器(pounding tuned mass damper, PTMD),以减小车辆引起的桥梁振动;结合桥梁和车辆的运动方程,建立车-桥-PTMD耦合系统运动方程;考虑路面条件,基于三维车辆模型、桥梁模型和PTMD系统建立车-桥-PTMD耦合系统的仿真模型,以研究该装置的减振效果。结果表明,该文研究的PTMD对钢-混组合梁桥的车-桥耦合振动有明显的抑制效果,且随着其质量比的增大,减振效果有显著提升。     

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。     

半主动调谐减震体系模糊控制器的理论研究

根据模糊控制理论设计了模糊控制器，用以改变TMD子结构的阻尼和刚度，实现半主动调谐质量阻尼器(SATMD)模糊控制。通过数值仿真分析表明，该方法有效地改善了PTMD的控震性能。     

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...     

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。     

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...     

TLCMD的动力分析

结构物的储水装置可被设计成调谐液柱/质量阻尼器(TLCMD),然而水柱由于晃动而产生的动力效应对整个调谐阻尼系统的结构控制效果有影响.鉴于此,提出用相位差分析的方法,同时考虑调谐液柱阻尼器(TLCD)与调谐质量阻尼器(TMD)共同作用的TLCMD系统的综合控制效应.通过数值模拟研究了不同水柱设计值的TLCMD系统在风振与地震激励下对结构的控制性能,对比了相应TMD、TLCD的控制效果,并对TLCMD的设置提出了建议.结果表明,TLCMD经优化设计后可取得与普通TMD相近的控制效果,优于TLCD.同时,TLCMD较TMD更经济,且更具实用价值.     

调谐双重液柱/质量阻尼器及其工程设置方法

为了设计调谐类阻尼器,基于结构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,并为适应结构物内部使用空间要求提供了更为宽松的条件。     

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.     

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.     

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。     

粘弹性材料与钢的碰撞力学模型分析

近期碰撞调谐质量阻尼器(pounding tuned mass damper,简称PTMD)已经被提出来参与结构的振动控制.因为PTMD的碰撞过程主要由粘弹性材料与钢发生碰撞,所以其碰撞的力学模型是研究PTMD的关键因素.文章通过研究现有的粘弹性碰撞力模型,提出了一种不同的非线性碰撞力模型来模拟粘弹性材料与钢之间的碰撞力.同时通过碰撞实验得到重要系数并用粒子群算法对模型各项参数进行拟合.结果表明,该模型比现有的粘弹性碰撞力模型具有更好的性能.     

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.     

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。     

调谐滚球阻尼器在风力发电塔架中的振动控制研究

基于调谐质量阻尼器(TMD)原理,设计了适用于风力发电结构的滚球阻尼器,通过振动台模型试验,研究了该阻尼器的减振效果.试验表明,这种新型的滚球阻尼器的质量仅为一阶模态质量的1.5%～2.5%,可有效提高结构阻尼,在不同的工况下均具有较好的控制效果,可使试验模型的底部弯矩和塔顶位移的标准差减小20%～46%.这种阻尼器施工工艺相对简单,因此具有良好的经济性和实用价值,值得在实际工程中推广.     

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。