针对混合质量阻尼器(Hybrid Mass Damper,HMD)在结构减振控制中控制力输出和质量块冲程过大的问题,提出变阻尼混合质量阻尼器(Variable Damping Hybrid Mass Damper,VD-HMD)控制系统,在不降低控制效果的情况下减小控制力输出和降低质量...针对混合质量阻尼器(Hybrid Mass Damper,HMD)在结构减振控制中控制力输出和质量块冲程过大的问题,提出变阻尼混合质量阻尼器(Variable Damping Hybrid Mass Damper,VD-HMD)控制系统,在不降低控制效果的情况下减小控制力输出和降低质量块的冲程,并获得更好的控制效果。首先,建立VD-HMD控制系统的力学模型和运动方程;然后,利用一个设置有VD-HMD的单自由度模型作为研究对象,并将磁流变阻尼器作为变阻尼单元,进行数值分析;最后,论述VD-HMD控制系统的减振机理。仿真结果表明:VD-HMD系统有效解决控制装置的控制力输出和质量块的冲程过大的问题,并进一步提升控制效果,降低结构响应的效果更为优异。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
地震动和结构都具有多维的特性,在地震作用下结构不仅会产生平动也会发生扭转,传统的调谐质量阻尼器一般只能控制结构的平动,无法有效控制结构的扭转反应。因此,提出了一种新型多维电涡流调谐质量阻尼器(multidimensional eddy current ...地震动和结构都具有多维的特性,在地震作用下结构不仅会产生平动也会发生扭转,传统的调谐质量阻尼器一般只能控制结构的平动,无法有效控制结构的扭转反应。因此,提出了一种新型多维电涡流调谐质量阻尼器(multidimensional eddy current tuned mass dampers,MEC-TMD),可同时控制结构的平动和扭转反应。在分析了阻尼器内在结构形式和推导了阻尼力计算公式的基础上,以一个典型的偏心结构为研究对象,考虑不同场地的地震动的影响,利用有限元数值模拟方法对比分析了MEC-TMD与传统TMD的减震控制效率,初步验证了所提出的MEC-TMD的有效性。结果表明:所提出的MEC-TMD对结构地震作用下的平动和扭转反应均有良好的控制效果,该阻尼器的研发对于有效控制结构的扭转反应具有积极的意义和应用价值。展开更多
通过减震措施降低核安全壳地震加速度响应,确保强震作用下核电设备的安全,对提高核安全壳抗震韧性具有现实意义。调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)能有效地降低风振响应,用于控制地震响应,存在频带窄、减震效率低等不足。文中将TM...通过减震措施降低核安全壳地震加速度响应,确保强震作用下核电设备的安全,对提高核安全壳抗震韧性具有现实意义。调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)能有效地降低风振响应,用于控制地震响应,存在频带窄、减震效率低等不足。文中将TMD与惯容结合,提出采用调谐质量惯容阻尼器(tuned mass damper inerter,TMDI)降低核安全壳地震加速度。基于性能需求设计思想与H∞优化准则建立了TMDI最优参数设计方法。在此基础上,使用子结构思想联合ABAQUS与Matlab开发了数值模拟方法,实现了TMDI控制下核安全壳地震响应有限元模拟。通过对某核安全壳有限元模型进行TMDI地震控制算例分析,验证了理论分析的有效性。结果表明,采用TMDI时核安全壳顶部峰值加速度减震率为46.1%,且TMDI达到相同减震指标时所需调谐质量减少了28.2%。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
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
文摘针对混合质量阻尼器(Hybrid Mass Damper,HMD)在结构减振控制中控制力输出和质量块冲程过大的问题,提出变阻尼混合质量阻尼器(Variable Damping Hybrid Mass Damper,VD-HMD)控制系统,在不降低控制效果的情况下减小控制力输出和降低质量块的冲程,并获得更好的控制效果。首先,建立VD-HMD控制系统的力学模型和运动方程;然后,利用一个设置有VD-HMD的单自由度模型作为研究对象,并将磁流变阻尼器作为变阻尼单元,进行数值分析;最后,论述VD-HMD控制系统的减振机理。仿真结果表明:VD-HMD系统有效解决控制装置的控制力输出和质量块的冲程过大的问题,并进一步提升控制效果,降低结构响应的效果更为优异。
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%。
文摘地震动和结构都具有多维的特性,在地震作用下结构不仅会产生平动也会发生扭转,传统的调谐质量阻尼器一般只能控制结构的平动,无法有效控制结构的扭转反应。因此,提出了一种新型多维电涡流调谐质量阻尼器(multidimensional eddy current tuned mass dampers,MEC-TMD),可同时控制结构的平动和扭转反应。在分析了阻尼器内在结构形式和推导了阻尼力计算公式的基础上,以一个典型的偏心结构为研究对象,考虑不同场地的地震动的影响,利用有限元数值模拟方法对比分析了MEC-TMD与传统TMD的减震控制效率,初步验证了所提出的MEC-TMD的有效性。结果表明:所提出的MEC-TMD对结构地震作用下的平动和扭转反应均有良好的控制效果,该阻尼器的研发对于有效控制结构的扭转反应具有积极的意义和应用价值。
文摘通过减震措施降低核安全壳地震加速度响应,确保强震作用下核电设备的安全,对提高核安全壳抗震韧性具有现实意义。调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)能有效地降低风振响应,用于控制地震响应,存在频带窄、减震效率低等不足。文中将TMD与惯容结合,提出采用调谐质量惯容阻尼器(tuned mass damper inerter,TMDI)降低核安全壳地震加速度。基于性能需求设计思想与H∞优化准则建立了TMDI最优参数设计方法。在此基础上,使用子结构思想联合ABAQUS与Matlab开发了数值模拟方法,实现了TMDI控制下核安全壳地震响应有限元模拟。通过对某核安全壳有限元模型进行TMDI地震控制算例分析,验证了理论分析的有效性。结果表明,采用TMDI时核安全壳顶部峰值加速度减震率为46.1%,且TMDI达到相同减震指标时所需调谐质量减少了28.2%。
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。
