高架候车厅车致振动特性及减振控制研究

为评估某火车站高架候车厅结构车致振动特性及振动对于舒适度的影响,采用振动测试的方法对列车经过时该候车厅不同部位的振动进行现场实测。基于实测数据及数值模拟分析对比,得到该火车站结构不同部位对车致振动的响应特征,在此基础上结合国家标准进行舒适度评估;通过1/3倍频程谱分析,研究结构不同部位各频带范围的加速度振动级。对于加速度振动级超出标准限值的工况,采用数值模拟的方法进行多重调谐质量阻尼器减振系统的设计。结果表明:重载货运列车过站时,火车站高架候车厅的车致振动最大加速度振动极易超过75 dB的标准限值从而对舒适度产生影响;在对该车站的研究中,通过对减振系统的优化设计,阐明明合理设计的多重调谐质量阻尼器系统可以有效降低候车厅的振动响应,其振动加速度最大降幅达到73.9%,振动加速度级最大减值为19.9 dB。     

颗粒碰撞环形调谐质量阻尼器的设计与实验

石化企业中缓冲罐、管道、压力容器及换热器等圆筒形设备普遍存在振动。采用低元化模型和等效质量辨识法,对调谐质量阻尼器在此类连续系统中的振动控制机理进行研究,设计一种便于安装的新型颗粒碰撞环形调谐质量阻尼器。理论推导阻尼器环向对称布置弹簧的综合刚度,测量颗粒碰撞阻尼系数,得到了最优调谐参数的阻尼器。运用MATLAB对不同阻尼比的阻尼器减振特性进行仿真,并设计悬臂钢结构圆筒模型作为振动控制对象。对结构1阶模态频率附近的振动控制情况进行实验,对比有无颗粒阻尼下的减振效果差异。结果表明,设计的颗粒碰撞阻尼器能够有效抑制圆筒设备各方向振动,且减振频带大幅度拓宽。这种环形设计思想和颗粒碰撞阻尼可以对调谐质量阻尼器提供更大的应用空间。     

杠杆式调谐质量阻尼器对双吊索尾流致振的减振优化

围绕双索股长吊索整体风致振动及其减振控制问题,开展了节段模型风洞试验和基于杠杆式调谐质量阻尼器的减振设计和试验研究。通过节段模型测振风洞试验,研究了悬索桥双圆柱索股的整体风致振动特性及其不稳定区间;推导了考虑自激力作用的吊索整体振动杠杆式调谐质量阻尼器最优设计参数,并分析了各参数对减振效果的影响;根据最优参数设计了杠杆式调谐质量阻尼器,进行了双吊索整体尾流致振的控制实验,验证了各参数对减振效果的影响。结果表明:双吊索在6°-10°风攻角区间发生了大幅风致振动;与基于简谐力外荷载作用的TMD优化相比,按基于自激力作用的运动方程进行TMD参数优化,能显著减少抑制尾流致振的TMD质量比;杠杆式调谐质量阻尼器能有效提高双吊索整体风致振动起振风速,阻尼器参数偏离会降低减振效果,其中频率偏差影响最为明显。     

单面碰撞调谐质量阻尼器减振性能分析与试验

碰撞式调谐质量阻尼器是一种通过碰撞消耗结构振动能量的新型减振装置,以设计悬臂式单面碰撞调谐质量阻尼器为目标,通过试验确定碰撞力模型参数;建立单自由度结构-碰撞调谐质量阻尼器系统运动方程,分析频率比对减振效果的影响;设计可改变固有频率的试验模型,开展减振试验。分析和试验结果表明,碰撞调谐质量阻尼器在优化频率比条件下具有良好的减振效果,当频率比偏离时,减振效果降低,但仍具有较好的减振效果,说明该阻尼器具有较好的控制鲁棒性。     

双向水平及扭转调谐质量阻尼器及其减震控制研究

调谐质量阻尼器可以减小地震作用下的结构动力响应,但传统的调谐质量阻尼器在控制结构平移-扭转耦联多维振动方面存在不足。本文提出由调谐质量块、扭转质量块及扭转杠杆等组成的双向水平及扭转调谐质量阻尼器,利用其自身的平移和转动可以实现对结构水平及扭转振动控制。根据该多维调谐质量阻尼器的运动机理,建立了考虑偏心扭转效应的结构减震体系控制运动方程。以一装有多维调谐质量阻尼器的偏心结构为算例,对结构在地震作用下的扭转耦联减震性能进行研究,并对多维调谐质量阻尼器与传统单向调谐质量阻尼器的减震效果进行了对比分析。结果表明：合理布置的多维调谐质量阻尼器能有效降低结构在水平两向及扭转方向的振动,其减震明显优于传统的单向调谐质量阻尼器。     

调谐双质阻尼器减振性能分析

由调谐质量阻尼器与惯质器组合形成的调谐双质阻尼器是一种新型减振装置。将惯质器简化为惯性质量和黏性阻尼器,建立单自由度结构-调谐双质阻尼器运动方程,研究调谐双质阻尼器的优化参数,分析自由振动和简谐激励下调谐双质阻尼器的减振效果。研究表明,调谐双质阻尼器具有比传统调谐质量阻尼器更好的减振效果。     

半主动调谐质量阻尼器控制管道振动实验研究

在石化企业,气流在弯头、异径管处发生冲击,使得管道产生强烈受迫振动,影响机组的正常运行和生产。针对管道振动现象,建立了二维门型管道振动试验台,首先利用ANSYS有限元仿真软件对管道模型进行建模,得到前五阶固有频率,管道的第一阶固有频率为20Hz,并用作调谐质量阻尼器的目标频率。在管道上安装调谐质量阻尼器（TMD）,实验研究调谐质量阻尼器振动控制技术抑制管道振动的影响规律。结果表明,调谐质量阻尼器能有效控制目标频率附近频带的振动,降幅达81%,在管道不同位置安装调谐质量阻尼器都具有很好的减振效果,但在其他频带减振效果差。本文在调谐质量阻尼器上施加半主动开关控制策略后,可消除移频效应,目标频率的降幅可达98%,最终实现变频调节,宽频减振。     

基于频域分析方法的梁-TMDI系统的振动控制研究

采用调谐质量阻尼器惯性(tuned mass damper inerter, TMDI)对梁结构进行减振控制,推导了地震加速度激励下梁结构位移响应解析式和移动力作用下梁结构位移响应解析式。给出了梁-TMDI系统的最优参数,并进行参数敏感性分析,然后通过数值分析研究了TMDI系统的控制效果,并对比了TMDI系统与调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)系统的减振效果。研究结果表明:由频域法得到的梁结构振动位移响应谱能有效地反映梁结构位移响应;利用增广拉格朗日参数优化法可以准确地获得使梁结构振动响应最小的参数;TMDI系统的敏感性受惯性器控制,惯性器对其鲁棒性影响明显;TMDI系统减振性能明显优于常规TMD系统。     

双重惯质调谐质量阻尼器的参数优化与振动分析

为研究惯质耦合布置对于调谐质量阻尼器(TMD)减振性能的影响，提出一种新型的被动控制装置，即双重惯质调谐质量阻尼器(DTMDI)。将DTMDI布置在单自由度主结构上，对振动系统分别开展了H_∞优化与H₂优化，得到两种优化方法下最优调谐参数的解析解形式。在参数优化分析的基础上，比较分析了DTMDI与三种已有的被动控制装置(TMD、TMDI和TIMS)的减振效果。研究结果表明，惯质耦合布置不会提升TMD的工作性能；当主结构的阻尼比被忽略时，减振效果从高到低依次为：TMDI>DTMDI>TMD>TIMS。提出的DTMDI具有较好的减振效果。     

颗粒调谐质量阻尼器在竖直细长杆顶端的减振试验研究EI北大核心CSCD

针对航空测试设备涉及的一种竖直细长杆支撑结构的顶端振动问题,进行了基于颗粒调谐质量阻尼器的减振试验研究。该竖直细长杆为空心钢圆管结构,长细比43∶1;使用工况为两根一组,顶部共同带载,根部固定于回转装置,跟随回转装置做回转运动,回转半径2.5 m,回转速度0.1°/s;回转时细长杆顶端易产生振动,影响测试运动精度和支撑安全性;为解决该问题,设计了三种质量比的颗粒调谐质量阻尼器,应用至刚度较弱、振动较明显的空载单根细长杆顶端进行减振试验,验证阻尼器在该类型结构中的有效性。试验结果显示,单杆最大减振幅度可达31%。进一步针对实际应用工况下的带载双杆设计阻尼器并进行减振试验。结果显示,双杆最大减振幅度可达43%,减振效果良好。     

具有多个主振模态振动系统的减振优化设计

本文研究被动减振装置的优化设计问题。对经受稳态激励的振动系统提出了一个两步减振优化设计方法,以确定减振装置的最优安装位置和参数。该方法直接以对系统的振动量级要求为设计目标函数,避免对原始结构和附加减振结构组成的复杂系统进行重复的动态性能分析,因而可用于工程中复杂结构的减振设计。     

动力吸振器在飞轮振动控制中的应用

为了研究动力吸振器对飞轮振动的抑制效果,采用多变量多变异位自适应遗传算法得到阻尼系统的吸振器最优参数,运用回归分析得到最优参数的数学表达式。通过仿真和实验验证最优吸振器设计的合理性和检验吸振器的减振性能。分析表明,最优吸振器能够降低飞轮的振动响应,采用遗传算法能够高效的计算最优参数,仿真和实验验证吸振器对飞轮振动的抑制效果非常明显。     

随机振动下蜂窝纸板振动传递特性分析

从理论上推导了随机振动条件下振动传递率的计算公式;试验研究了蜂窝纸板在不同加速度、频率和应力的随机振动下的振动传递特性,得到了振动传递率曲线和峰值频率。不同随机振动试验计算出的振动传递率几乎相同,与正弦扫频试验结果非常接近。这表明了利用随机振动试验分析蜂窝纸板的振动传递率是可行的,为蜂窝纸板缓冲包装设计提供了基本数据。     

拆除爆破中触地诱发震动的震动模型

在高层建筑物爆破拆除中,塌落体触地冲击地面引起的震动往往成为拆除爆破负面效应控制的关键因素之一.从动力平衡方程出发,运用波动理论和动量守恒定理,建立了计算触地震动的等效集总单自由度震动模型.该模型从理论上揭示了触地诱发震动的产生机理,反映了触地震动的衰减规律,与数值模拟和工程实践吻合.     

带阻尼吸振块梁的自由振动

本文对带阻尼吸振块梁的自由振动作了理论研究。首先根据吸振块与梁的相互作用原理建立了计算力学模型,用 Laplace 变换方法求得了任意安置 n 个不同吸振块简支梁的复频率和复模态。最后给出了计算实例并进行了讨论。     

参数不确定电梯机械系统振动的H∞鲁棒控制

本文在阐述参数不确定性系统的鲁棒稳定及其控制器设计问题基础上,讨论应用H∞控制理论同时考虑鲁棒稳定与干扰抑制问题的控制器设计。最后考虑模型参数不确定性电梯系统振动的H∞鲁棒控制。数值仿真结果表明,控制算法是有效的,控制效果是明显的。     

动力减振器用于电机变速过程的振动控制

针对起重机系统电机变速过程引发的振动问题,应用单个动力减振器进行控制。建立一个实际系统的简化振动模型,基于振动测试数据估计参数。采用准稳态的分析方法,设计、计算和预测动力减振器控制效果。实际应用表明,恰当选择附加阻尼动力减振器的参数,在电机的变速范围可以有效地将振动幅度控制在要求的范围。