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
考虑到海上浮式风机(floating offshore wind turbine,FOWT)因存在整体晃动导致背景响应强烈,在频域上有时表现为激励频率,且随激励频率的变化而变化,在使用传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)对其进行振动控制时出现频率失调...考虑到海上浮式风机(floating offshore wind turbine,FOWT)因存在整体晃动导致背景响应强烈,在频域上有时表现为激励频率,且随激励频率的变化而变化,在使用传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)对其进行振动控制时出现频率失调和效果不佳等现象,该研究设计并提出了一种带碰撞的磁流变弹性体变刚度调谐质量阻尼器(magnetorheological elastomer-pounding tuned mass damper,MRE-PTMD)对FOWT实施半主动控制。在该控制装置中,利用MRE的刚度可调特性,通过半主动控制技术实现阻尼器频率的实时调节,保持对FOWT的最优控制,同时引入限位挡板对MRE材料加以保护并实现碰撞耗能。以驳船型FOWT为例,建立了包含控制装置的17自由度动力方程,对其在风浪联合作用下的减振性能及参数影响进行了研究,并与传统TMD进行了对比。结果表明,所提控制装置能通过对结构响应的实时追踪适时调节阻尼器的控制参数,相比传统TMD有更佳的减振性能和适应性。参数分析表明,增大阻尼器质量比是提升MRE-PTMD工作性能的有效途径,通过对阻尼器质量比及碰撞参数的合理设计可在不过多影响减振效果的情况下实现对MRE的保护及控制装置小型化。展开更多
为解决颤振控制TMD(tuned mass damper)设计时更准确地获取拟控制桥梁动力特性的问题,基于Sherman Morrison公式、拟控制桥梁的频响函数以及TMD参数,推导桥梁-TMD耦合系统的模态频率和阻尼。基于航空领域的颤振裕度法,推导两自由度弯扭...为解决颤振控制TMD(tuned mass damper)设计时更准确地获取拟控制桥梁动力特性的问题,基于Sherman Morrison公式、拟控制桥梁的频响函数以及TMD参数,推导桥梁-TMD耦合系统的模态频率和阻尼。基于航空领域的颤振裕度法,推导两自由度弯扭耦合气弹系统附加扭转TMD之后的颤振裕度随风速变化的表达式。提出了一种基于颤振裕度的TMD优化设计方法,以最大化颤振临界风速(颤振裕度等于0)为目标,得到TMD的优化参数。基于一个两自由度桥梁截面数值例子,对比分析了颤振裕度法和传统复特征值法所预测的耦合系统颤振临界风速和最优TMD参数,探讨了基于颤振裕度法的TMD优化设计方法的准确性,对比分析了控制前后4个风速下的时域响应,探讨了最优TMD的控制效果。研究结果表明:颤振裕度法和复特征值法两者计算得到的TMD最优参数一致,基于颤振裕度法预测的桥梁-最优TMD系统的颤振临界风速与基于复特征值法预测的结果仅存在2.2%的误差,且用最优TMD控制后桥梁颤振临界风速提高了50%。研究结果为桥梁颤振控制TMD的优化设计提供了一种新的方法。该方法所使用的频响函数包含了结构和气动力信息,依据应用场景不同,其可以是数值计算的频率响应函数,也可以是实测的频响函数。在实际应用中可通过大型激振器进行实验模态分析测试得到,其更加准确地表征了拟控制桥梁的动力特性,为TMD的精准设计奠定了基础。该方法的实际工程应用值得进一步发展和研究。展开更多
以某五层大跨度旋转钢楼梯为研究对象,在行人高峰期、多人同步跳跃两种工况下对钢楼梯的振动响应进行监测,并进行模态测试及模型修正得到其振动特性。以峰值加速度为评估指标,对比分析安装调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)前后,...以某五层大跨度旋转钢楼梯为研究对象,在行人高峰期、多人同步跳跃两种工况下对钢楼梯的振动响应进行监测,并进行模态测试及模型修正得到其振动特性。以峰值加速度为评估指标,对比分析安装调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)前后,钢楼梯在人致激励作用下的加速度响应。结果表明:钢楼梯在人行激励作用下振动响应较大,是由行人荷载引起钢楼梯第一阶竖向弯曲模态共振所产生的;TMD能有效控制结构的振动,可满足舒适度要求,且最大减振率达到68.5%,可为类似工程的减振设计提供参考。展开更多
二维材料过渡金属硫属化物(TMDs),因其优越的物理化学特性及其在光电子器件、光催化等领域的潜在应用价值,得到了人们的广泛关注。基于TMDs材料可以构建具有不同性能的范德华(vdW)异质结,但构建的异质结由于其固有的能带带隙大小限制了...二维材料过渡金属硫属化物(TMDs),因其优越的物理化学特性及其在光电子器件、光催化等领域的潜在应用价值,得到了人们的广泛关注。基于TMDs材料可以构建具有不同性能的范德华(vdW)异质结,但构建的异质结由于其固有的能带带隙大小限制了其在全光谱上的响应,因而对其能带带隙调控变得十分重要。本文基于第一性原理方法系统地研究了WX_2 (X=S, Se, Te)从单层到体相的结构和性质,以及由此组装的vdW异质结构WS_2/WSe_2、WS_2/WTe_2和WSe_2/WTe_2的结构和性质以及应力应变对异质结构的能带带隙的影响。结果表明:结合HSE06泛函和自旋轨道耦合(SOC)效应的计算方案可以精确描述WX_2体系;异质结构WS_2/WSe_2,WS_2/WTe_2和WSe_2/WTe_2呈现type-II能带分类;在施加单轴或双轴的应力应变后,能带带隙大小发生相应改变,当晶格形变大于4%后,异质结构由半导体特性变成具有金属性。这些研究为光电子器件的设计提供了重要的指导意义。展开更多
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%。
文摘考虑到海上浮式风机(floating offshore wind turbine,FOWT)因存在整体晃动导致背景响应强烈,在频域上有时表现为激励频率,且随激励频率的变化而变化,在使用传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)对其进行振动控制时出现频率失调和效果不佳等现象,该研究设计并提出了一种带碰撞的磁流变弹性体变刚度调谐质量阻尼器(magnetorheological elastomer-pounding tuned mass damper,MRE-PTMD)对FOWT实施半主动控制。在该控制装置中,利用MRE的刚度可调特性,通过半主动控制技术实现阻尼器频率的实时调节,保持对FOWT的最优控制,同时引入限位挡板对MRE材料加以保护并实现碰撞耗能。以驳船型FOWT为例,建立了包含控制装置的17自由度动力方程,对其在风浪联合作用下的减振性能及参数影响进行了研究,并与传统TMD进行了对比。结果表明,所提控制装置能通过对结构响应的实时追踪适时调节阻尼器的控制参数,相比传统TMD有更佳的减振性能和适应性。参数分析表明,增大阻尼器质量比是提升MRE-PTMD工作性能的有效途径,通过对阻尼器质量比及碰撞参数的合理设计可在不过多影响减振效果的情况下实现对MRE的保护及控制装置小型化。
文摘为解决颤振控制TMD(tuned mass damper)设计时更准确地获取拟控制桥梁动力特性的问题,基于Sherman Morrison公式、拟控制桥梁的频响函数以及TMD参数,推导桥梁-TMD耦合系统的模态频率和阻尼。基于航空领域的颤振裕度法,推导两自由度弯扭耦合气弹系统附加扭转TMD之后的颤振裕度随风速变化的表达式。提出了一种基于颤振裕度的TMD优化设计方法,以最大化颤振临界风速(颤振裕度等于0)为目标,得到TMD的优化参数。基于一个两自由度桥梁截面数值例子,对比分析了颤振裕度法和传统复特征值法所预测的耦合系统颤振临界风速和最优TMD参数,探讨了基于颤振裕度法的TMD优化设计方法的准确性,对比分析了控制前后4个风速下的时域响应,探讨了最优TMD的控制效果。研究结果表明:颤振裕度法和复特征值法两者计算得到的TMD最优参数一致,基于颤振裕度法预测的桥梁-最优TMD系统的颤振临界风速与基于复特征值法预测的结果仅存在2.2%的误差,且用最优TMD控制后桥梁颤振临界风速提高了50%。研究结果为桥梁颤振控制TMD的优化设计提供了一种新的方法。该方法所使用的频响函数包含了结构和气动力信息,依据应用场景不同,其可以是数值计算的频率响应函数,也可以是实测的频响函数。在实际应用中可通过大型激振器进行实验模态分析测试得到,其更加准确地表征了拟控制桥梁的动力特性,为TMD的精准设计奠定了基础。该方法的实际工程应用值得进一步发展和研究。
文摘以某五层大跨度旋转钢楼梯为研究对象,在行人高峰期、多人同步跳跃两种工况下对钢楼梯的振动响应进行监测,并进行模态测试及模型修正得到其振动特性。以峰值加速度为评估指标,对比分析安装调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)前后,钢楼梯在人致激励作用下的加速度响应。结果表明:钢楼梯在人行激励作用下振动响应较大,是由行人荷载引起钢楼梯第一阶竖向弯曲模态共振所产生的;TMD能有效控制结构的振动,可满足舒适度要求,且最大减振率达到68.5%,可为类似工程的减振设计提供参考。
文摘二维材料过渡金属硫属化物(TMDs),因其优越的物理化学特性及其在光电子器件、光催化等领域的潜在应用价值,得到了人们的广泛关注。基于TMDs材料可以构建具有不同性能的范德华(vdW)异质结,但构建的异质结由于其固有的能带带隙大小限制了其在全光谱上的响应,因而对其能带带隙调控变得十分重要。本文基于第一性原理方法系统地研究了WX_2 (X=S, Se, Te)从单层到体相的结构和性质,以及由此组装的vdW异质结构WS_2/WSe_2、WS_2/WTe_2和WSe_2/WTe_2的结构和性质以及应力应变对异质结构的能带带隙的影响。结果表明:结合HSE06泛函和自旋轨道耦合(SOC)效应的计算方案可以精确描述WX_2体系;异质结构WS_2/WSe_2,WS_2/WTe_2和WSe_2/WTe_2呈现type-II能带分类;在施加单轴或双轴的应力应变后,能带带隙大小发生相应改变,当晶格形变大于4%后,异质结构由半导体特性变成具有金属性。这些研究为光电子器件的设计提供了重要的指导意义。
