半主动调谐质量阻尼器对非线性结构的减震控制

传统调谐质量阻尼器(TMD)具有对频率调谐敏感和对宽频带地震下的消能减震性能不佳等缺陷。强震作用下,建筑结构会进入非线性阶段。为了保护建筑结构在强震下的安全性并提高被动TMD(PTMD)对非线性结构的减震作用,本文研究了一种能够同时变频率变阻尼的半主动TMD(STMD)及复合控制算法。该STMD既可通过基于小波变换(WT)的调频算法实时改变单摆的长度以调节自振频率,又可基于主结构和TMD的振动信号进行阻尼系数的开关调换。对一10层非线性建筑结构进行算例分析,研究了该STMD对结构在地震激励下的弹塑性响应的控制作用,并与一优化的PTMD进行了减震效果对比。数值模拟中,对地震激励进行了幅值的缩小及放大以考察其对STMD减震作用的影响。研究结果表明：STMD对该非线性结构的弹塑性震动响应具有良好的控制效果,能够减小结构的塑性发展及残余位移,并提高PTMD的耗能能力。STMD能够有效地减小结构的顶层位移和层间位移,控制性能优于PTMD。     

钢结构人行桥TMD减振分析及测试

钢结构人行桥在人行荷载作用下,会产生竖向振动。过大的振动不但会引起舒适度问题,还可能引发结构的安全问题。本文采用Midas Gen软件对上海市某人行桥进行人行荷载激励下的动力响应分析,对比安装经优化设计的TMD系统前后的结构振动响应,验证了TMD良好的减振效果。并对该人行桥进行安装TMD前后的对比振动测试,用加速度峰值、整体均方根值和连续均方根值评价了TMD的减振作用。     

1E级应急柴油发电机油泵和出线盒的振动台试验

对核电站1E级应急柴油发电机油泵和出线盒的抗震性能进行了MTS模拟地震振动台的试验研究。首先连续施加白噪声激励,测得油泵和出线盒在3个正交轴上的自振频率及阻尼比。根据核电厂的楼面地震加速度反应谱,生成人工地震波,对油泵和出线盒的3个正交轴向同时输入人工地震波激振,分别进行了5次运行基准地震(OBE)和1次安全停堆地震(SSE)模拟地震振动台试验。试验过程中出线盒不通电,油泵通电并进行油循环,并对抗震试验前后的油泵及出线盒的性能指标进行对比。试验结果表明:该油泵和出线盒在各种地震工况下结构完整,运行功能良好,风机的各项性能指标在抗震试验前后无明显变化,抗震性能满足要求。     

电涡流单摆式TMD阻尼特性的有限元分析

在高层及超高层建筑的抗风和抗震中,单摆式调谐质量阻尼器(PTMD)有着较为广泛的应用。传统的PTMD采用油阻尼器作为阻尼装置。然而,油阻尼器具有施工不便、耐久性差、阻尼难以调节等缺点,而且这还会给PTMD带来附加刚度,不利于PTMD的频率设计。在前人的研究成果基础上,利用电涡流阻尼代替油阻尼器,提出一种新型的电涡流单摆式TMD(EC-PTMD),并利用大型电磁场有限元分析软件Opera3D对其进行建模分析。对导体板厚度、导磁钢板厚度及其磁导间距进行了参数分析,结果表明:电涡流阻尼的大小随着导体板、导磁钢板厚度的增加基本呈非线性增长;随着磁导间距的增大,电涡流阻尼呈非线性减小。在用二次函数拟合磁导间距与有效电涡流阻尼系数间关系的基础上,提出一种有较强适用性的EC-PTMD的设计方法。     

半主动电涡流单摆式调谐质量阻尼器减震性能研究

为了提高传统的调谐质量阻尼器（TMD）对建筑结构的减震效果,提出了一种可实时调整频率和阻尼的半主动电涡流单摆式调谐质量阻尼器(SAEC-PTMD)。由Hilbert-Huang变换(HHT)识别结构的瞬时频率,通过基于HHT的控制算法实时调节SAEC-PTMD的摆长进行频率的调节。研究并拟合了电涡流有效阻尼系数与磁导间距之间的关系,通过基于线性二次型高斯(LQG)的控制算法实时调节磁导间距,以实时调节阻尼系数。为了验证SAEC-PTMD对建筑结构的减震效果,对一单自由度结构模型在地震激励下的震动响应进行数值模拟。数值模拟中,采用一经优化设计的被动TMD (PTMD)作为对比,并考虑由主结构的累积损伤引起自身频率下降而造成PTMD的失调效应。以主结构的加速度和位移时程峰值、整体均方根值及其加速度和位移反应谱作为评价指标,评估了SAEC-PTMD在结构发生损伤前后对PTMD的改良效果。数值模拟结果表明,在结构发生损伤前后,SAEC-PTMD均比经优化设计的PTMD具有更好的减震效果。     

自适应多重TMD在大跨楼板结构减振中的应用

双轴振镜系统是扫描式激光多普勒测振仪中控制激光束运动的核心部件。通过双轴振镜系统中X，Y振镜的空间位置关系及光学反射原理，建立了激光束方向与X，Y振镜偏转角度之间的关系及其数学模型， 并进一步基于多项式拟合算法实现了激光点从振镜系统坐标系到实测结构坐标系的坐标变换，从而可高精度控制扫描激光的姿态。 同时，利用高清摄像头将测试坐标系转换到屏幕坐标系，提高了该方法的实际操作性。最后，以某型压气机叶片为例对该方法进行了验证，结果表明本方法对实现激光在实测结构表面任意测点的精确位置控制提供了理论基础，具有较好的指导作用。     

自适应变刚度TMD的模型试验与数值模拟研究

为改善被动调谐质量阻尼器(TMD)对频率调谐敏感及难以改变自身频率的缺陷，提高其对人行桥结构竖向人致振动的控制效果，该文研究了一种自适应变刚度TMD。一个内部开有通孔的TMD质量块被放置在弹簧上，质量块左右两侧各有一根悬臂梁固定在一个步进式推拉杆上。步进式推拉杆可以调节悬臂梁伸入质量块通道中的长度，即改变悬臂梁自由端的长度以改变其刚度，从而实现TMD频率的调谐。主结构附加上TMD后，将对主结构的频谱产生干扰，难以直接识别出主结构的自振频率。因此，该文介绍了自适应变刚度TMD的机械装置，研究了一种基于无阻尼双自由度模型的主结构频率识别算法，接着对其进行了刚度自适应调节和四种人致振动控制的人行桥模型试验，对人行桥模型试验中耦合系统中主结构的频率识别进行了数值模拟。     

电涡流TMD阻尼特性的有限元模拟与参数优化

调谐质量阻尼器(TMD)在人行桥、大跨楼板等结构的竖向振动控制中有着较为广泛的应用。传统的TMD采用硅油作为阻尼单元,这不但会带来施工不便、耐久性差、阻尼难以调节等问题,而且硅油还会给TMD带来附加刚度,造成频率的失调。利用电涡流阻尼代替硅油,提出了一种新型的电涡流TMD,并利用大型电磁场有限元分析软件Opera3D对其进行建模分析。对永磁铁布置方式、导体板厚度和导磁板厚度进行了参数优化分析,结果表明:永磁铁布置方式对电涡流阻尼有较大的影响;电涡流阻尼随着导体板、导磁板厚度的增加呈非线性增长。最后,对经优化设计的磁路进行电涡流阻尼与磁导间距间关系的分析与公式拟合,并提出了一种有较强适用性的电涡流TMD设计方法。     

自变频TMD减振性能的数值模拟

为改善被动调谐质量阻尼器(TMD)对频率调谐敏感的缺点,本文利用Hilbert-Huang变换识别主结构瞬时频率的技术,提出了一种自变频TMD。自变频TMD由可调节质量的箱体质量块、弹簧、阻尼器和伺服控制系统组成,能够实时调节自身质量,使调谐自身频率与结构的瞬时响应频率一致。本文介绍了自变频TMD的一种具体构造形式和控制算法,并用数值模拟对比了在不同TMD控制下的模型结构,以及在不同频率的简谐激励和人行激励作用下的加速度响应,结果表明:自变频TMD在TMD频率偏离主结构频率以及激励频率偏离TMD控制频率时,均能实时调节自身频率,降低主结构的加速度响应。