桥梁断面涡激振动气动效应特性识别

为获取桥梁断面涡激共振过程中的气动效应特性,提出一种基于风洞试验的气动效应特性识别方法,首先提出涡振系统总体阻尼及刚度瞬时特性识别方法,在此基础上提出从涡振系统总体阻尼及刚度中分离气动阻尼及气动刚度的方法.以一个开口断面风洞试验数据为例对该方法的准确性进行了验证,并对该断面涡振气动效应特性进行研究.结果表明:识别得到的系统总体阻尼比为零的等高线与结构涡振响应曲线能很好吻合,从而验证了该方法的准确性.在此基础上对涡振过程中作用于结构的气动阻尼及气动刚度特性进行了研究,获得了气动阻尼及刚度随结构振幅和约化风速的变化规律,可为后续理论模型研究提供参考.     

基于能量原理的TMD系统减震性能分析

根据能量平衡原理,建立了结构-TMD体系的累积能量响应和瞬时能量响应方程.综合考虑结构周期与阻尼比的影响,采用时程分析法研究了TMD系统在地震激励下主结构各能量响应的分布变化规律.研究了随机激励下,采用虚拟激励法从能量角度分析主结构能量响应最小时TMD质量比、频率比及阻尼比的最优值.数值仿真分析结果表明,TMD系统对于中长周期结构有较好的能量控制效果;当结构阻尼比较大时,TMD的控制效果下降;此外,随机激励下,以最小主结构累积输入能和瞬时输入能为优化目标所得到的TMD最优参数结果与传统以最小主结构位移响应峰值为优化目标的结果基本一致,从而验证了能量原理的适用性与可靠性.     

基于能量法的TMD参数优化设计

以主结构在整个地震过程中吸收的能量值最小作为优化准则,考虑了主结构阻危的影响,通过非线性规划的数学方法得出TMD的最优频率比和最优阻尼比,并采用最小二乘法拟合出相应设计参数的数学表达式,提出了在地震随机作用下,基于能量法的TMD参数优化设计方法,并进一步分析了TMD质量比、阻尼比、频率比与主结构能量的影响关系。数值模拟结果表明,该方法与传统设计方法比较,主结构吸收的能量更小。     

斜拉索-调谐质量阻尼器系统复模态分析

针对斜拉索减振常用黏滞阻尼器的一些不利因素如安装位置、刚度、耦合运动等,提出斜拉索-调谐质量阻尼器(TMD)系统的减振模型,运用复模态方法分析得到以超越方程形式表达的系统自由振动阻尼特性的解析形式,采用数值方法求得系统最优模态阻尼比和阻尼器最优设计参数的近似解析解．结果表明:斜拉索振动的TMD减振策略能有效克服常用的理想阻尼器安装位置在拉索端部的局限,新的TMD设计参数优化方法同时考虑了TMD系统刚度、质量、阻尼等参数对减振系统模态阻尼比的影响,是适合工程应用的斜拉索减振模型．     

方柱流致横向振动的CFD数值模拟

为对弹性支撑方柱的流致横向驰振与涡激振动现象进行研究,利用Fluent软件求解Re=500下的粘性不可压流场,方柱振动模型简化为质量-弹簧-阻尼体系,将Newmark-β方法写入用户自定义函数(UDF)来求解柱体运动方程,方柱和流场之间的非线性耦合作用通过动网格实现.考虑了质量比和折合阻尼对方柱振动的影响,结果得到了低频率比下方柱的驰振现象,方柱的最大驰振位移达到2.5倍边长,观察到方柱由驰振到涡激振动的转化.详细分析不同频率比下柱体的升阻力系数、横向位移特征值和尾流涡结构,获得"拍"和"相位开关"等现象.工程中对自振频率较低的方形结构进行设计时需考虑驰振作用的影响,优先采用不易发生驰振的截面形式.     

SDOF—TMD控制系统能量响应特性与能量谱研究

目的研究弹性单自由度（SDOF）结构调谐质量阻尼（TMD）控制系统的能量响应特性和控制系统的能量谱变化规律．方法采用地震激励下结构位移均方值最小为优化目标的TMD最优参数表达式,基于相对能量计算公式,并考虑了TMD子结构的不同频率比、质量比和阻尼比等参数摄动来分析控制系统能量谱变化规律．结果在El centro地震作用下,TMD能较好地控制主结构的各项能量响应．TMD控制系统在短周期0—0．5s和长周期3．2—4s范围内,系统能量对TMD参数变化不敏感;在1．0～3．2s范围内,质量比越大,其动能、势能和输入能的控制效果越好,且存在最优调谐频率比;控制系统的能量反应对TMD子结构的阻尼比变化不敏感．结论TMD需要积累较大的能量才能对结构有较好的控制效果,TMD子结构参数是影响TMD控制系统能量谱变化规律的重要指标．     

基于遗传算法的TMD参数优化研究

将遗传算法应用于结构被动减振装置的参数优化之中，提出了优化方法以及数学模型。以控制一个大跨度钢桁架连廊的人致振动为工程实例，通过Matlab编写算法主程序，利用有限元进行循环计算，实现对STMD系统的刚度、阻尼参数以及MTMD系统的位置组合的优化。结果表明：在TMD系统中应用遗传算法寻优得到的最优参数比Den hartog定点理论计算出的最优参数减振率提高2.7%,在MTMD系统中最优的布置方式比均布布置方式对中心频率的减振率能提高2.2%,同时也说明了遗传算法在TMD减振系统优化中的可行性。     

基础隔震与 TMD 混合控制系统减震效果分析

对基础隔震结构附加TMD组成的混合控制系统的抗震性能进行研究。计算了不同地震波作用,不同参数组合下的结构响应,对不同工况下的隔震层位移和加速度峰值进行了比较,分析了系统参数对减震效果的影响。研究结果表明,附加TMD可以减小隔震结构的地震响应,但不同地震波作用下减震效果不够稳定。增大TMD质量比可以提高减震效率,TMD阻尼比对减震效果影响较小。     

大跨楼盖结构的MTMD减振优化设计研究

以加速度响应系数R为衡量指标,通过编制Matlab搜索程序得到了MTMD的最优设计参数(频率比和阻尼比);在此基础上,分析了MTMD的数量、质量比、去谐效应和参数再调整对减振效果的影响;并通过数值算例进行了验证。结果表明:随着TMD个数的增加,MTMD的阻尼去谐效应削弱,频率去谐效应趋势却增强;当频率变动超过P、Q两临界点时,控制效果随TMD个数的增加而降低;4-TMD已获得了较好的减振效果,再增加TMD的个数,减振效果增加不明显。以4-TMD为研究对象,提出的频率参数再调整的设计方法,有效提高了4-TMD在频率去谐效应下的控制效果。     

基础隔震与TMD混合控制系统减震效果分析

对基础隔震结构附加TMD组成的混合控制系统的抗震性能进行研究。计算了不同地震波作用,不同参数组合下的结构响应,对不同工况下的隔震层位移和加速度峰值进行了比较,分析了系统参数对减震效果的影响。研究结果表明,附加TMD可以减小隔震结构的地震响应,但不同地震波作用下减震效果不够稳定。增大TMD质量比可以提高减震效率,TMD阻尼比对减震效果影响较小。     

地震能量的集中与耗散方法在TMD系统中的应用

在调谐质量阻尼器 (TunedMassDamper,以下简称TMD)的抗震控制中 ,引进能量集中与耗散的方法 ,通过计算机仿真实验对比 ,得出利用能量的集中与耗散方法得到的优化参数 ,更有利于TMD系统的宽频减振     

摆式电涡流TMD-钢框架结构的耦合计算方法与减震分析

摆式电涡流TMD作为一种新型阻尼器,多用于人致振动和风振控制,较少应用抗震工程,也缺乏较好的计算方法。为研究摆式电涡流TMD的减震性能及合理的质量比μ_m,根据摆式电涡流TMD的力学特性,提出一种基于联合仿真的耦合计算方法,根据现行建筑抗震设计规范,分别建立了5、10、20层钢框架结构模型,设计了5组不同μ_m的摆式电涡流TMD,并采用提出的耦合计算方法,对摆式电涡流TMD钢框架结构模型进行了动力时程分析,得到了罕遇地震作用下结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度与μ_m的关系曲线,并与无TMD结构的地震响应进行了对比。研究结果表明：提出的耦合计算方法可行且有效,摆式电涡流TMD可有效降低钢框架结构的地震响应,当μ_m为3%时较为合理。其中,20层钢框架结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度分别减小26.5%、20.9%、4.3%、7.3%。     

非线性TMD对超高层结构减震效果影响分析

当前的减震技术主要集中应用在基础隔振和消能减震体系中,有较好效果但使用条件也受限制。结合橡胶支座基础隔震和调谐质量阻尼器的研究成果,提出了在超高层结构中应用非线性＂调谐质量阻尼器＂的减震技术。同时利用有限元软件分析了不同地震作用下采用了非线性＂TMD＂减震技术和不采用减震技术的某高层结构的地震反应,发现了非线性TMD技术对超高层建筑具有明显的减震效果。该技术对超高层结构的减震具有参考价值。     

简谐激励下TLD对高层结构减震性能

调谐液体阻尼器(TLD)是一种典型有效的结构响应被动控制装置.为解决已有报道中缺乏不同参数影响下TLD对高层结构的频域减震规律试验研究的问题,本研究建立了TLD-结构振动台实时子结构试验系统,通过一系列正弦激励试验,研究了不同参数下TLD对高层结构的频域减震性能.分别讨论了地震动频率与结构一阶频率比、TLD频率与结构一...     

关于调频质量阻尼器（TMD）多点控制参数的研究

应用结构被动控制的频域分析理论,对调频质量阻尼器多点控制时的参数进行优化设计,并用实验结果验证了理论的正确性。     

TMD控制下车桥动力特性研究

在考虑轨道不平顺的情况下，通过建立车-桥-TMD（Tuned Mass Damper）动力系统振动方程，研究了编组列车过桥时TMD的控制效应、列车过桥时速度对桥梁挠度的影响和TMD对乘坐舒适性的影响。作者最后给出了不同质量比下TMD控制的效果对比曲线，提出了中小跨度桥梁的建议最佳质量比。