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...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 tuned mass damper,STMD)和多重调谐质量阻尼器(multiple tuned mass dampers,MTMD)控制策略进行对比,比较当结构刚度变化+15%和-15%以及质量参数变化+15%和-15%的控制效果。结果表明,分散控制策略在一定范围的刚度变化时可以有效地抑制结构地震反应,控制效果不仅优于传统的集中控制方法,而且提高了高层结构大系统分散控制的鲁棒性。该文方法可应用于大尺度高层结构振动控制中,实现高层建筑结构地震反应的可靠控制。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
大型化工管道受管内流体流动、边界约束、振源激励等复杂因素影响,服役期间往往会发生振动,其振动频率相较于土木结构较高,且可能存在多个主要频率成分.若采用单一频率的调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD),难以达到理想的控制效果...大型化工管道受管内流体流动、边界约束、振源激励等复杂因素影响,服役期间往往会发生振动,其振动频率相较于土木结构较高,且可能存在多个主要频率成分.若采用单一频率的调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD),难以达到理想的控制效果,而采用多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Damper,MTMD)时,受现场条件限制,又存在无法确定最优安装位置等问题.本文开展了基于MTMD的管道倍频响应减振研究.首先,开展了某化工企业丙烷脱氢装置的大型管道现场实测研究,发现管道振动频率存在明显的倍数关系,即倍频现象.其次,建立局部管道有限元模型,分析管道动力特性,提出了基于数值搜索法的MTMD参数设计方法.最后,考虑化工管道现场安装条件的限制,研究了MTMD安装位置对管道减振效果的影响.数值研究结果表明,安装MTMD可有效减小管道振动响应.展开更多
针对高层结构在水平及竖向(双向)地震共同作用下的振动控制问题,基于隔震和调谐质量阻尼器振动控制原理,文章研究单一组合调谐质量阻尼器(single combined tuned mass damper,SC-TMD)体系、多重组合调谐质量阻尼器(multiple combined tu...针对高层结构在水平及竖向(双向)地震共同作用下的振动控制问题,基于隔震和调谐质量阻尼器振动控制原理,文章研究单一组合调谐质量阻尼器(single combined tuned mass damper,SC-TMD)体系、多重组合调谐质量阻尼器(multiple combined tuned mass damper,MC-TMD)体系、隔震体系、SC-TMD与隔震混合体系、MC-TMD与隔震混合体系5种控制策略在双向地震作用下结构的振动控制效果,选取20层钢结构Benchmark模型,采用ANSYS软件建立各体系的有限元模型,分析对比结构在双向地震作用下水平和竖向的振动响应。结果表明:MC-TMD体系、SC-TMD体系及SC-TMD与隔震混合体系对水平振动的控制效果更优;隔震体系抑制水平响应明显但会放大竖向加速度;MC-TMD与隔震混合体系对2个方向的结构振动响应均有良好的抑制效果。展开更多
文摘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 tuned mass damper,STMD)和多重调谐质量阻尼器(multiple tuned mass dampers,MTMD)控制策略进行对比,比较当结构刚度变化+15%和-15%以及质量参数变化+15%和-15%的控制效果。结果表明,分散控制策略在一定范围的刚度变化时可以有效地抑制结构地震反应,控制效果不仅优于传统的集中控制方法,而且提高了高层结构大系统分散控制的鲁棒性。该文方法可应用于大尺度高层结构振动控制中,实现高层建筑结构地震反应的可靠控制。
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。
文摘大型化工管道受管内流体流动、边界约束、振源激励等复杂因素影响,服役期间往往会发生振动,其振动频率相较于土木结构较高,且可能存在多个主要频率成分.若采用单一频率的调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD),难以达到理想的控制效果,而采用多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Damper,MTMD)时,受现场条件限制,又存在无法确定最优安装位置等问题.本文开展了基于MTMD的管道倍频响应减振研究.首先,开展了某化工企业丙烷脱氢装置的大型管道现场实测研究,发现管道振动频率存在明显的倍数关系,即倍频现象.其次,建立局部管道有限元模型,分析管道动力特性,提出了基于数值搜索法的MTMD参数设计方法.最后,考虑化工管道现场安装条件的限制,研究了MTMD安装位置对管道减振效果的影响.数值研究结果表明,安装MTMD可有效减小管道振动响应.
文摘针对高层结构在水平及竖向(双向)地震共同作用下的振动控制问题,基于隔震和调谐质量阻尼器振动控制原理,文章研究单一组合调谐质量阻尼器(single combined tuned mass damper,SC-TMD)体系、多重组合调谐质量阻尼器(multiple combined tuned mass damper,MC-TMD)体系、隔震体系、SC-TMD与隔震混合体系、MC-TMD与隔震混合体系5种控制策略在双向地震作用下结构的振动控制效果,选取20层钢结构Benchmark模型,采用ANSYS软件建立各体系的有限元模型,分析对比结构在双向地震作用下水平和竖向的振动响应。结果表明:MC-TMD体系、SC-TMD体系及SC-TMD与隔震混合体系对水平振动的控制效果更优;隔震体系抑制水平响应明显但会放大竖向加速度;MC-TMD与隔震混合体系对2个方向的结构振动响应均有良好的抑制效果。
