研究了板式电涡流阻尼单元(planar eddy current damper,PECD)的阻尼特性随平面振动方向的变化规律。首先,推导了PECD发生相对平移运动时电涡流阻尼力的理论计算公式,发现PECD相对平移运动产生的电涡流阻尼力并不一定与速度方向完全相反...研究了板式电涡流阻尼单元(planar eddy current damper,PECD)的阻尼特性随平面振动方向的变化规律。首先,推导了PECD发生相对平移运动时电涡流阻尼力的理论计算公式,发现PECD相对平移运动产生的电涡流阻尼力并不一定与速度方向完全相反,其在平面直角坐标系上的2个分量可由一个2×2的平面阻尼系数矩阵与相对速度向量的乘积唯一确定。其次,分别选取4种典型永磁阵列的PECD,采用电磁有限元方法计算了它们的平面阻尼系数矩阵和阻尼力随速度方向的变化,验证了上述阻尼力理论计算公式的正确性,并提出了PECD的等效阻尼系数概念。然后,针对等效阻尼系数各向同性的PECD,在保证永磁体高度和投影面积不变的条件下,分析了其阻尼系数随永磁体数量和永磁体行、列间距的变化规律。最后,开展了阻尼系数各向同性PECD的阻尼系数测试试验,进一步验证了理论分析和有限元仿真的正确性。展开更多
为了对半潜式风机水平向和竖向的振动进行控制,提出了多向多点位调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)的布设方式,即在机舱内布置H-TMD,平台内布置V-TMD。为研究这种TMD布设方式的减振效果,建立了半潜式风机-多向多点位TMD全耦合数值...为了对半潜式风机水平向和竖向的振动进行控制,提出了多向多点位调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)的布设方式,即在机舱内布置H-TMD,平台内布置V-TMD。为研究这种TMD布设方式的减振效果,建立了半潜式风机-多向多点位TMD全耦合数值模型,利用OpenFAST仿真分析风浪联合作用下半潜式风机的动力响应。结果表明:布置多向多点位TMD的减振效果要比单点位TMD的减振效果要好,且在机舱内布置低频H-TMD,平台内布置V-TMD为最优布置方案,能够使半潜式风机纵摇、横摇、垂荡、塔架纵向振动的平均标准差控制率分别达到13.97%、32.85%、15.21%、2.86%。展开更多
本文研究了新型惯质调谐质量阻尼器(novel tuned mass damper inerter,NTMDI)的安装方法对其优化设计与减振性能的影响。详细介绍了NTMDI-R(反向安装的NTMDI)的力学模型,并采用经典固定点理论对NTMDI-R进行了优化设计,得到了NTMDI-R最...本文研究了新型惯质调谐质量阻尼器(novel tuned mass damper inerter,NTMDI)的安装方法对其优化设计与减振性能的影响。详细介绍了NTMDI-R(反向安装的NTMDI)的力学模型,并采用经典固定点理论对NTMDI-R进行了优化设计,得到了NTMDI-R最优结构参数的解析式;对比研究了NTMDI-R与现有四种经典调谐质量阻尼器(TMD、TMDI、VTMD和NTMDI)在简谐激励和随机激励下的减振效果,并探究了安装方法对NTMDI-R减振性能的影响。结果表明:正、反向安装的两种减振器(NTMDI和NTMDI-R)优化参数不同,安装方法对其减振性能有较大影响。当表观质量比β小于0.1时,NTMDI-R的减振效果差于NTMDI;而β大于0.1时,NTMDI-R的减振效果与NTMDI基本一致,因此采用NTMDI进行结构减振应明确其安装方向。基础加速度和荷载力分别作用下,NTMDI-R的减振效果相对于NTMDI分别降低了3.9%和4.7%。展开更多
近海环境复杂多变,风和波浪的综合载荷会对浮式风力涡轮机平台和塔顶产生较大振动,严重威胁风力涡轮机系统的结构安全。为了应对这一挑战,在驳船浮式风力涡轮机的机舱内安装了一个调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD),并通过采用H∞...近海环境复杂多变,风和波浪的综合载荷会对浮式风力涡轮机平台和塔顶产生较大振动,严重威胁风力涡轮机系统的结构安全。为了应对这一挑战,在驳船浮式风力涡轮机的机舱内安装了一个调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD),并通过采用H∞控制算法利用主动驱动力形成混合质量阻尼器(hybrid mass damper,HMD)。通过仿真比较了无控制、被动控制和H∞控制的效果,结果表明H∞控制能有效减小平台纵向角度和塔顶纵向位移,抑振效果明显。展开更多
在被动控制装置中,经典调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)是应用最为广泛的。然而经典TMD在实际安装使用中往往需要较大的附加质量和较大的安装空间,给实际应用带来不便。旋转惯性双调谐质量阻尼器(rotational inertia double tune...在被动控制装置中,经典调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)是应用最为广泛的。然而经典TMD在实际安装使用中往往需要较大的附加质量和较大的安装空间,给实际应用带来不便。旋转惯性双调谐质量阻尼器(rotational inertia double tuned mass damper,RIDTMD)是一种新型的、高效的振动控制装置,它利用了惯容的表观质量增效功能,以及调谐质量和调谐惯容的双重调谐效果,具有较好的减振性能和轻量化控制的特性。然而,当考虑到RIDTMD对基础激励下的主结构控制进行优化设计时,目前的设计方法基本为数值法,不便应用。为解决上述问题,基于H2优化理论,以主结构位移均方根值为目标函数,推导了RIDTMD减震系统的参数解析设计公式。在解析公式的基础上,通过频域和时域两种数值仿真方法分析了RIDTMD的减震性能和轻量化效果,验证了解析公式的准确性和适用性。仿真结果表明:在频域中,RIDTMD对主结构位移频响峰值控制和减震带宽均优于TMD,并具备轻量化和工作行程小的优势;在时域中,以5 MW陆上风机为例,在实际地震波激励作用下,RIDTMD对塔筒一阶纵弯的均方根值和峰值减震均优于TMD,在相同性能指标下能实现较好的轻量化效果。展开更多
单管塔广泛地应用于5G通信设备的搭载基础,由于建设的需求,其挂载设备常常会随着5G建设的变化而变化,由于其阻尼很小,挂载设备的增加会导致其顶部振动过大,降低塔体的搭载能力。所以,对塔体顶部振动的控制显得尤为关键。因此,提出了一...单管塔广泛地应用于5G通信设备的搭载基础,由于建设的需求,其挂载设备常常会随着5G建设的变化而变化,由于其阻尼很小,挂载设备的增加会导致其顶部振动过大,降低塔体的搭载能力。所以,对塔体顶部振动的控制显得尤为关键。因此,提出了一种用颗粒阻尼调谐质量阻尼器(Particle Damping Tuned Mass Damper,PDTMD)来控制5G通信塔的顶部振动过大问题的方法。基于碰撞理论建立了利用PDTMD控制通信塔振动的数学模型,详细核算了增加PDTMD后的铁塔在风载荷下的振动响应,分析了PDTMD的阻尼机制;对比了PDTMD与传统调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)的阻尼效果。研究发现,颗粒阻尼具有良好的能量耗散能力,与传统的TMD相比,PDTMD具有更好的阻尼效果,更高的鲁棒性。最后,基于实际信号塔,对复杂环境下PDTMD的使用参数进行了优化。分析了阻尼颗粒与蜂窝结构之间的缝隙、颗粒的材质、颗粒的质量占比等对阻尼器减振效果的影响。展开更多
海上半潜漂浮式风机在复杂深海环境下产生有害振动会威胁风机的安全性和耐久性,针对该问题并结合美国NREL的5 MW样机的漂浮平台几何结构构造,提出利用分布式调谐质量阻尼器(Tuned Mass Dampers,TMDs),即分别在漂浮平台的3根浮筒中布置T...海上半潜漂浮式风机在复杂深海环境下产生有害振动会威胁风机的安全性和耐久性,针对该问题并结合美国NREL的5 MW样机的漂浮平台几何结构构造,提出利用分布式调谐质量阻尼器(Tuned Mass Dampers,TMDs),即分别在漂浮平台的3根浮筒中布置TMD,形成等边三角形布置,对随机风浪联合作用下海上半潜漂浮式风机的平台纵摇振动进行控制。为了更好地描述分布式TMDs对海上半潜漂浮式风机的减振效果,基于拉格朗日方程和模态叠加法,对海上半潜漂浮式风机-TMDs耦合系统提出并建立了9自由度多体动力学模型。基于H_(∞)算法,即以平台纵摇频响函数的峰值为优化目标,对分布式TMDs的参数进行优化设计,优化设计中考虑了3个TMDs之间的耦合关系。对风机-TMDs耦合系统开展了风浪联合作用下的数值模拟,分析了分布式TMDs对平台纵摇响应的减振效果。结果表明:最优设计下的分布式TMDs对海上半潜漂浮式风机平台纵摇振动具有良好的减振性能;在三种不同工况的随机风浪荷载作用下,分布式TMDs对平台纵摇固有频率附近的功率谱密度曲线峰值减振率和标准差减振率能分别达到39%和52%以上。展开更多
为研究多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Damper,MTMD)抑制桥梁单阶涡振的性能,建立桥梁结构-MTMD系统竖弯涡振广义单自由度动力方程,以某大跨度悬索桥为背景进行MTMD减振控制效果和参数优化分析。采用数值方法求解动力方程,获...为研究多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Damper,MTMD)抑制桥梁单阶涡振的性能,建立桥梁结构-MTMD系统竖弯涡振广义单自由度动力方程,以某大跨度悬索桥为背景进行MTMD减振控制效果和参数优化分析。采用数值方法求解动力方程,获得系统在简谐涡激力下达到稳态谐振时结构的动力放大系数和MTMD对结构的附加模态阻尼比,并与单一频率调谐质量阻尼器(Single Tuned Mass Damper,STMD)的减振控制效果进行对比,然后以附加模态阻尼比为目标对MTMD进行参数优化。结果表明:MTMD比最优参数STMD拥有更宽的控制频带和更好的减振效果,经优化后的MTMD减振性能优于最优参数STMD。实际应用MTMD时,应选择较大广义质量、5~7种频率规格,并根据二者找到无量纲频率范围和各TMD阻尼比的惟一最优取值。展开更多
为研究调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)在控制轨道箱梁结构振动中的应用,以高速动车组和CRTS-Ⅱ型板式无砟轨道-箱梁结构为原型,设计制作了几何相似比为10∶1的车-轨-桥耦合振动缩尺模型系统,分析了TMD在不同质量比、不同位...为研究调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)在控制轨道箱梁结构振动中的应用,以高速动车组和CRTS-Ⅱ型板式无砟轨道-箱梁结构为原型,设计制作了几何相似比为10∶1的车-轨-桥耦合振动缩尺模型系统,分析了TMD在不同质量比、不同位置以及不同安装数量等工况下对箱梁顶板和翼板的减振效果。结果表明:TMD质量比为0.02时减振效果优于质量比为0.01时的减振效果,在考虑结构安全及经济性的条件下,可优先选择质量比更大的TMD;不同TMD安装位置对箱梁各部件的减振效果不同,安装TMD的板件处振动响应得到了明显抑制;安装2个TMD对箱梁结构的减振效果优于安装1个TMD,其减振范围也有所提升。研究结论可为高架轨道箱梁结构的减振设计提供参考。展开更多
为研究变截面钢桁梁人行桥人致振动舒适度及调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)的减振效果,以某京杭大运河钢桁梁人行桥为研究对象,采用有限元模拟和现场实测2种方式,研究钢桁梁人行桥人致振动响应。基于有限元模型,分析未安装TMD...为研究变截面钢桁梁人行桥人致振动舒适度及调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)的减振效果,以某京杭大运河钢桁梁人行桥为研究对象,采用有限元模拟和现场实测2种方式,研究钢桁梁人行桥人致振动响应。基于有限元模型,分析未安装TMD之前的桥梁振动响应,确定行人舒适度水平,讨论行人密度、阻尼比和人群激励频率等参数对其的影响,以此给出TMD设计参数,并分析了TMD质量比对减振效果的影响;对安装TMD之后的人行桥进行了现场实测,并在实测基础上,采用加速度时程和频谱分析对相应工况进行桥梁人致振动响应研究。研究结果表明:安装TMD之前,该桥加速度响应超过规范限值,需要考虑人致振动的影响;其加速度响应在一定范围内随着行人密度增长而增大,随着阻尼比的增大而减小;当行人步频接近桥梁某阶振动频率时,振动响应明显增大;安装TMD之后,该桥实测的人致振动响应有所降低,其响应规律与模拟结果较为一致。文中的研究成果可为变截面钢桁梁人行桥人致振动研究提供理论支持。展开更多
为研究桥梁抗风型调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)对车辆荷载引起结构振动的减振效果,并揭示车载作用下的TMD激振机理,提出了基于模态动能演化的多自由度结构TMD控制方法,确定了安装TMD的最优设计参数和布设位置;考虑桥梁有限...为研究桥梁抗风型调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)对车辆荷载引起结构振动的减振效果,并揭示车载作用下的TMD激振机理,提出了基于模态动能演化的多自由度结构TMD控制方法,确定了安装TMD的最优设计参数和布设位置;考虑桥梁有限元模型动力求解的通用性,基于桥梁三维动力分析系统BDANS软件建立了车-桥-TMD动力耦合分析系统;以经典单自由度移动弹簧质量过简支梁模型为研究对象,分析了车-桥-TMD系统振动特性,结合某深水区非通航桥梁抗风型TMD工程实例分析了TMD对车致振动的减振效果和机理。研究结果表明:TMD行程幅值与减振效果呈现正相关特点,即行程幅值越大对车-桥动力效应引起的振动减振效果越好;安装TMD可以显著提高结构的等效阻尼比,满足等效阻尼比>1%的工程需求,提高桥梁结构振动的稳定性;TMD在一定条件下可以减小车辆通过时引发桥梁竖向位移冲击效应,最大可减少3%左右;TMD对车-桥2个子系统的加速度瞬态峰值均起到了一定的抑制效果,尤其对桥梁结构竖向振动加速度作用效果明显,安装TMD后的桥梁跨中竖向振动加速度RMS值减少约20%;对大跨钢箱桥梁而言,相比较小的车辆荷载冲击效应,一阶竖弯呈邻跨反对称特性的桥梁结构在车辆通行过程中更容易激起TMD,使桥梁结构获得更佳的减振效果。展开更多
针对调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)系统应用于轻型结构时易失调从而导致减振效果下降的问题,提出了一种新型形状记忆合金半主动TMD系统。该系统利用钢索悬吊质量块并承担其全部重量,使用有效截面为矩形的大尺寸镍钛形状记忆合...针对调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)系统应用于轻型结构时易失调从而导致减振效果下降的问题,提出了一种新型形状记忆合金半主动TMD系统。该系统利用钢索悬吊质量块并承担其全部重量,使用有效截面为矩形的大尺寸镍钛形状记忆合金棒材,提供TMD系统水平面2个方向不同的抗弯刚度。为了研究该系统的半主动性能,进行了足尺形状记忆合金半主动TMD系统的自由振动试验,通过改变形状记忆合金的工作温度,研究了温度变化对TMD系统频率及阻尼比的影响。研究结果表明,控制形状记忆合金工作温度从-40~+80℃,TMD系统的频率随温度升高呈现升高趋势,而阻尼比随温度升高呈现下降趋势。将该新型形状记忆合金半主动TMD系统应用于受控结构中,一旦TMD失调,可以通过改变形状记忆合金的温度使其重新调谐。因此,设计的新型形状记忆合金TMD系统在轻型结构减振研究中具有一定的工程应用价值和前景。展开更多
为了解决传统式调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)在控制低频桥梁结构中弹簧静伸长过长的问题,介绍了滑轮式TMD及其用于结构振动控制时的特点,指出滑轮式TMD可以有效减小弹簧静伸长量。以一座人行景观桥为例,研究了采用气动措施...为了解决传统式调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)在控制低频桥梁结构中弹簧静伸长过长的问题,介绍了滑轮式TMD及其用于结构振动控制时的特点,指出滑轮式TMD可以有效减小弹簧静伸长量。以一座人行景观桥为例,研究了采用气动措施和滑轮式TMD对该桥的涡振控制效果。风洞试验结果显示,在最优气动措施下,主梁的涡振振幅减少了一半以上,但仍未达到行人舒适性要求。基于Scanlan线性涡激力模型进行滑轮式TMD的优化设计,在气动措施的基础上进一步辅以滑轮式TMD进行涡振控制。分析结果表明,气动措施结合滑轮式TMD进行涡振控制能够满足行人舒适性要求,并确保滑轮式TMD质量块的工作行程不超过限值。通过同时采用气动措施和滑轮式TMD,可以满足主梁涡振限值、TMD弹簧静伸长量和工作行程等多重要求,从而有效控制主梁的涡振现象。本文提出的混合控制方案为类似工程中的涡振控制提供了有益参考,可为工程实践提供指导。展开更多
文摘研究了板式电涡流阻尼单元(planar eddy current damper,PECD)的阻尼特性随平面振动方向的变化规律。首先,推导了PECD发生相对平移运动时电涡流阻尼力的理论计算公式,发现PECD相对平移运动产生的电涡流阻尼力并不一定与速度方向完全相反,其在平面直角坐标系上的2个分量可由一个2×2的平面阻尼系数矩阵与相对速度向量的乘积唯一确定。其次,分别选取4种典型永磁阵列的PECD,采用电磁有限元方法计算了它们的平面阻尼系数矩阵和阻尼力随速度方向的变化,验证了上述阻尼力理论计算公式的正确性,并提出了PECD的等效阻尼系数概念。然后,针对等效阻尼系数各向同性的PECD,在保证永磁体高度和投影面积不变的条件下,分析了其阻尼系数随永磁体数量和永磁体行、列间距的变化规律。最后,开展了阻尼系数各向同性PECD的阻尼系数测试试验,进一步验证了理论分析和有限元仿真的正确性。
文摘为了对半潜式风机水平向和竖向的振动进行控制,提出了多向多点位调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)的布设方式,即在机舱内布置H-TMD,平台内布置V-TMD。为研究这种TMD布设方式的减振效果,建立了半潜式风机-多向多点位TMD全耦合数值模型,利用OpenFAST仿真分析风浪联合作用下半潜式风机的动力响应。结果表明:布置多向多点位TMD的减振效果要比单点位TMD的减振效果要好,且在机舱内布置低频H-TMD,平台内布置V-TMD为最优布置方案,能够使半潜式风机纵摇、横摇、垂荡、塔架纵向振动的平均标准差控制率分别达到13.97%、32.85%、15.21%、2.86%。
文摘本文研究了新型惯质调谐质量阻尼器(novel tuned mass damper inerter,NTMDI)的安装方法对其优化设计与减振性能的影响。详细介绍了NTMDI-R(反向安装的NTMDI)的力学模型,并采用经典固定点理论对NTMDI-R进行了优化设计,得到了NTMDI-R最优结构参数的解析式;对比研究了NTMDI-R与现有四种经典调谐质量阻尼器(TMD、TMDI、VTMD和NTMDI)在简谐激励和随机激励下的减振效果,并探究了安装方法对NTMDI-R减振性能的影响。结果表明:正、反向安装的两种减振器(NTMDI和NTMDI-R)优化参数不同,安装方法对其减振性能有较大影响。当表观质量比β小于0.1时,NTMDI-R的减振效果差于NTMDI;而β大于0.1时,NTMDI-R的减振效果与NTMDI基本一致,因此采用NTMDI进行结构减振应明确其安装方向。基础加速度和荷载力分别作用下,NTMDI-R的减振效果相对于NTMDI分别降低了3.9%和4.7%。
文摘近海环境复杂多变,风和波浪的综合载荷会对浮式风力涡轮机平台和塔顶产生较大振动,严重威胁风力涡轮机系统的结构安全。为了应对这一挑战,在驳船浮式风力涡轮机的机舱内安装了一个调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD),并通过采用H∞控制算法利用主动驱动力形成混合质量阻尼器(hybrid mass damper,HMD)。通过仿真比较了无控制、被动控制和H∞控制的效果,结果表明H∞控制能有效减小平台纵向角度和塔顶纵向位移,抑振效果明显。
文摘在被动控制装置中,经典调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)是应用最为广泛的。然而经典TMD在实际安装使用中往往需要较大的附加质量和较大的安装空间,给实际应用带来不便。旋转惯性双调谐质量阻尼器(rotational inertia double tuned mass damper,RIDTMD)是一种新型的、高效的振动控制装置,它利用了惯容的表观质量增效功能,以及调谐质量和调谐惯容的双重调谐效果,具有较好的减振性能和轻量化控制的特性。然而,当考虑到RIDTMD对基础激励下的主结构控制进行优化设计时,目前的设计方法基本为数值法,不便应用。为解决上述问题,基于H2优化理论,以主结构位移均方根值为目标函数,推导了RIDTMD减震系统的参数解析设计公式。在解析公式的基础上,通过频域和时域两种数值仿真方法分析了RIDTMD的减震性能和轻量化效果,验证了解析公式的准确性和适用性。仿真结果表明:在频域中,RIDTMD对主结构位移频响峰值控制和减震带宽均优于TMD,并具备轻量化和工作行程小的优势;在时域中,以5 MW陆上风机为例,在实际地震波激励作用下,RIDTMD对塔筒一阶纵弯的均方根值和峰值减震均优于TMD,在相同性能指标下能实现较好的轻量化效果。
文摘单管塔广泛地应用于5G通信设备的搭载基础,由于建设的需求,其挂载设备常常会随着5G建设的变化而变化,由于其阻尼很小,挂载设备的增加会导致其顶部振动过大,降低塔体的搭载能力。所以,对塔体顶部振动的控制显得尤为关键。因此,提出了一种用颗粒阻尼调谐质量阻尼器(Particle Damping Tuned Mass Damper,PDTMD)来控制5G通信塔的顶部振动过大问题的方法。基于碰撞理论建立了利用PDTMD控制通信塔振动的数学模型,详细核算了增加PDTMD后的铁塔在风载荷下的振动响应,分析了PDTMD的阻尼机制;对比了PDTMD与传统调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)的阻尼效果。研究发现,颗粒阻尼具有良好的能量耗散能力,与传统的TMD相比,PDTMD具有更好的阻尼效果,更高的鲁棒性。最后,基于实际信号塔,对复杂环境下PDTMD的使用参数进行了优化。分析了阻尼颗粒与蜂窝结构之间的缝隙、颗粒的材质、颗粒的质量占比等对阻尼器减振效果的影响。
文摘海上半潜漂浮式风机在复杂深海环境下产生有害振动会威胁风机的安全性和耐久性,针对该问题并结合美国NREL的5 MW样机的漂浮平台几何结构构造,提出利用分布式调谐质量阻尼器(Tuned Mass Dampers,TMDs),即分别在漂浮平台的3根浮筒中布置TMD,形成等边三角形布置,对随机风浪联合作用下海上半潜漂浮式风机的平台纵摇振动进行控制。为了更好地描述分布式TMDs对海上半潜漂浮式风机的减振效果,基于拉格朗日方程和模态叠加法,对海上半潜漂浮式风机-TMDs耦合系统提出并建立了9自由度多体动力学模型。基于H_(∞)算法,即以平台纵摇频响函数的峰值为优化目标,对分布式TMDs的参数进行优化设计,优化设计中考虑了3个TMDs之间的耦合关系。对风机-TMDs耦合系统开展了风浪联合作用下的数值模拟,分析了分布式TMDs对平台纵摇响应的减振效果。结果表明:最优设计下的分布式TMDs对海上半潜漂浮式风机平台纵摇振动具有良好的减振性能;在三种不同工况的随机风浪荷载作用下,分布式TMDs对平台纵摇固有频率附近的功率谱密度曲线峰值减振率和标准差减振率能分别达到39%和52%以上。
文摘为研究多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Damper,MTMD)抑制桥梁单阶涡振的性能,建立桥梁结构-MTMD系统竖弯涡振广义单自由度动力方程,以某大跨度悬索桥为背景进行MTMD减振控制效果和参数优化分析。采用数值方法求解动力方程,获得系统在简谐涡激力下达到稳态谐振时结构的动力放大系数和MTMD对结构的附加模态阻尼比,并与单一频率调谐质量阻尼器(Single Tuned Mass Damper,STMD)的减振控制效果进行对比,然后以附加模态阻尼比为目标对MTMD进行参数优化。结果表明:MTMD比最优参数STMD拥有更宽的控制频带和更好的减振效果,经优化后的MTMD减振性能优于最优参数STMD。实际应用MTMD时,应选择较大广义质量、5~7种频率规格,并根据二者找到无量纲频率范围和各TMD阻尼比的惟一最优取值。
文摘为研究调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)在控制轨道箱梁结构振动中的应用,以高速动车组和CRTS-Ⅱ型板式无砟轨道-箱梁结构为原型,设计制作了几何相似比为10∶1的车-轨-桥耦合振动缩尺模型系统,分析了TMD在不同质量比、不同位置以及不同安装数量等工况下对箱梁顶板和翼板的减振效果。结果表明:TMD质量比为0.02时减振效果优于质量比为0.01时的减振效果,在考虑结构安全及经济性的条件下,可优先选择质量比更大的TMD;不同TMD安装位置对箱梁各部件的减振效果不同,安装TMD的板件处振动响应得到了明显抑制;安装2个TMD对箱梁结构的减振效果优于安装1个TMD,其减振范围也有所提升。研究结论可为高架轨道箱梁结构的减振设计提供参考。
文摘为研究变截面钢桁梁人行桥人致振动舒适度及调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)的减振效果,以某京杭大运河钢桁梁人行桥为研究对象,采用有限元模拟和现场实测2种方式,研究钢桁梁人行桥人致振动响应。基于有限元模型,分析未安装TMD之前的桥梁振动响应,确定行人舒适度水平,讨论行人密度、阻尼比和人群激励频率等参数对其的影响,以此给出TMD设计参数,并分析了TMD质量比对减振效果的影响;对安装TMD之后的人行桥进行了现场实测,并在实测基础上,采用加速度时程和频谱分析对相应工况进行桥梁人致振动响应研究。研究结果表明:安装TMD之前,该桥加速度响应超过规范限值,需要考虑人致振动的影响;其加速度响应在一定范围内随着行人密度增长而增大,随着阻尼比的增大而减小;当行人步频接近桥梁某阶振动频率时,振动响应明显增大;安装TMD之后,该桥实测的人致振动响应有所降低,其响应规律与模拟结果较为一致。文中的研究成果可为变截面钢桁梁人行桥人致振动研究提供理论支持。
文摘为研究桥梁抗风型调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)对车辆荷载引起结构振动的减振效果,并揭示车载作用下的TMD激振机理,提出了基于模态动能演化的多自由度结构TMD控制方法,确定了安装TMD的最优设计参数和布设位置;考虑桥梁有限元模型动力求解的通用性,基于桥梁三维动力分析系统BDANS软件建立了车-桥-TMD动力耦合分析系统;以经典单自由度移动弹簧质量过简支梁模型为研究对象,分析了车-桥-TMD系统振动特性,结合某深水区非通航桥梁抗风型TMD工程实例分析了TMD对车致振动的减振效果和机理。研究结果表明:TMD行程幅值与减振效果呈现正相关特点,即行程幅值越大对车-桥动力效应引起的振动减振效果越好;安装TMD可以显著提高结构的等效阻尼比,满足等效阻尼比>1%的工程需求,提高桥梁结构振动的稳定性;TMD在一定条件下可以减小车辆通过时引发桥梁竖向位移冲击效应,最大可减少3%左右;TMD对车-桥2个子系统的加速度瞬态峰值均起到了一定的抑制效果,尤其对桥梁结构竖向振动加速度作用效果明显,安装TMD后的桥梁跨中竖向振动加速度RMS值减少约20%;对大跨钢箱桥梁而言,相比较小的车辆荷载冲击效应,一阶竖弯呈邻跨反对称特性的桥梁结构在车辆通行过程中更容易激起TMD,使桥梁结构获得更佳的减振效果。
文摘针对调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)系统应用于轻型结构时易失调从而导致减振效果下降的问题,提出了一种新型形状记忆合金半主动TMD系统。该系统利用钢索悬吊质量块并承担其全部重量,使用有效截面为矩形的大尺寸镍钛形状记忆合金棒材,提供TMD系统水平面2个方向不同的抗弯刚度。为了研究该系统的半主动性能,进行了足尺形状记忆合金半主动TMD系统的自由振动试验,通过改变形状记忆合金的工作温度,研究了温度变化对TMD系统频率及阻尼比的影响。研究结果表明,控制形状记忆合金工作温度从-40~+80℃,TMD系统的频率随温度升高呈现升高趋势,而阻尼比随温度升高呈现下降趋势。将该新型形状记忆合金半主动TMD系统应用于受控结构中,一旦TMD失调,可以通过改变形状记忆合金的温度使其重新调谐。因此,设计的新型形状记忆合金TMD系统在轻型结构减振研究中具有一定的工程应用价值和前景。
文摘为了解决传统式调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)在控制低频桥梁结构中弹簧静伸长过长的问题,介绍了滑轮式TMD及其用于结构振动控制时的特点,指出滑轮式TMD可以有效减小弹簧静伸长量。以一座人行景观桥为例,研究了采用气动措施和滑轮式TMD对该桥的涡振控制效果。风洞试验结果显示,在最优气动措施下,主梁的涡振振幅减少了一半以上,但仍未达到行人舒适性要求。基于Scanlan线性涡激力模型进行滑轮式TMD的优化设计,在气动措施的基础上进一步辅以滑轮式TMD进行涡振控制。分析结果表明,气动措施结合滑轮式TMD进行涡振控制能够满足行人舒适性要求,并确保滑轮式TMD质量块的工作行程不超过限值。通过同时采用气动措施和滑轮式TMD,可以满足主梁涡振限值、TMD弹簧静伸长量和工作行程等多重要求,从而有效控制主梁的涡振现象。本文提出的混合控制方案为类似工程中的涡振控制提供了有益参考,可为工程实践提供指导。
