基于可变摩擦阻尼力的斜拉索半主动控制算法

通过比较线性粘滞阻尼器和摩擦型阻尼器的耗能,发现斜拉索采用摩擦型阻尼器获得的最大附加阻尼高于相应的线性粘滞阻尼器,进而提出了基于可变摩擦阻尼力的斜拉索半主动控制算法。该算法通过控制阻尼器位置处的拉索位移振幅来实时调节阻尼力,使其始终满足拉索-阻尼器系统的最优阻尼力幅值与最优阻尼器位移幅值的对应关系。按摩擦型阻尼器的方式耗能,系统获得的最大附加阻尼总是高于线性粘滞阻尼器的被动最优控制,且与振动频率无关,可以实现斜拉索的变频率多模态振动控制。最后,分别针对斜拉索的自由振动和简谐强迫振动进行了半主动控制算法的数值模拟,验证了其减振效果。     

磁控摩擦阻尼器对信号塔的地震反应控制

针对常摩擦阻尼器摩擦力恒定的问题,设计一种新型筒式磁控变摩擦阻尼器,并建立磁控变摩擦阻尼器的力学模型。以机场信号塔结构为工程背景,将信号塔的三维空间有限元模型简化为二维串联多自由度模型;采用LQG主动控制算法和界限Hrovat半主动控制策略对磁控变摩擦阻尼器实施控制;讨论常摩擦阻尼器被动控制和磁控摩擦阻尼器半主动控制对地震作用下信号塔结构振动响应的控制效果。计算结果显示,磁控摩擦阻尼器的半主动控制取得明显优于常摩擦阻尼器被动控制的减振效果,在实际工程中有着良好的应用前景。     

管式变摩擦阻尼器的减振性能试验与数值模拟

提出了一种具有变刚度特征的管式变摩擦阻尼器,该阻尼器的主要部件包括套筒和装于其内并可来回移动的摩擦环。摩擦环外径略大于套筒内径,当摩擦环装入套筒后将产生装配应力,因而当摩擦环左右移动时接触面上将产生摩擦力。变摩擦的功能是通过在套筒壁中摩擦环初始所在部位适当开缝的方式实现的。由于在套筒壁中部开了缝,在其初始状态阻尼器套筒对内环几乎没有约束应力,这样在非工作状态套筒对内环之间的摩擦力就很小了。研究表明,在结构中安装这类变摩擦阻尼器以后,可以使得系统具有半主动变刚度的特征：即在结构偏离平衡位置时,阻尼器的套筒提供越来越大的围束力,导致套筒和内部摩擦环之间产生越来越大的摩擦力,从而能阻止结构位移增加;在结构返回平衡时,阻尼器提供反向摩擦力,其幅值逐渐减小,使结构在复位过程中振动速度得到抑制。对此种被动变摩擦阻尼器的性能试验和有限元数值模拟都证明在工程结构中应用该阻尼器能够达到主动变刚度控制效果,装置非常简单,而变刚度控制系统则是需要计算机和伺服反馈阻尼器支持的。由于该阻尼器构造简单,出力大,价格低廉,能够适应各种结构和机械工程减振控制的需求,因此具有很好的推广应用前景。     

永磁调节式MR阻尼器试验研究及工程应用

设计制作了永磁调节式MR阻尼器，在专用加载试验台上对该阻尼器的力学性能进行了试验研究，分析了影响阻尼力的各种因素，对永磁式MR阻尼器和油阻尼器、橡胶阻尼器进行了拉索减振的现场对比试验研究。结果表明，所设计制作的永磁式MR阻尼器阻尼力可调范围大，比油阻尼器具有更好的温度稳定性和更大的耗能减振能力，能保证每根拉索取得最优的减振效果。该阻尼器巳成功应用于长沙洪山大桥，解决了该桥严重的风致振动问题。     

基于微驱动材料的智能摩擦阻尼器试验研究

摩擦阻尼器结构简单、安装容易、性能稳定,具有广泛的应用领域.传统摩擦阻尼器,因阻尼力不具备调节能力,而只能对结构的振动产生有限的控制效果.压电材料和磁致伸缩材料分别具有在电场或磁场激励作用下的快速变形能力,是两类重要的智能材料.利用以上两类智能材料制成的驱动器,调节摩擦阻尼器摩擦面的正压力,进而达到调节摩擦力的目的,是实现摩擦阻尼器智能化的重要途径.利用三个形状基本相同,材质分别为Terfenol-D金属、树脂基磁致伸缩复合材料以及压电陶瓷制成的驱动器,与同一参数的摩擦阻尼器复合,制成了三个阻尼力可调的智能摩擦阻尼器,并完成了它们的阻尼力及响应时间测试.结果表明,利用Terfenol-D驱动器复合的阻尼器(GMM摩擦阻尼器)具有最大的绝对出力和可调范围,利用树脂基磁致伸缩驱动器复合的阻尼器(GMPC摩擦阻尼器)次之,利用压电陶瓷驱动器复合的阻尼器(PZT摩擦阻尼器)最弱.GMM阻尼器和PZT阻尼器的响应时间分别在60 ms-80 ms以及30 ms左右.     

金属复合型摩擦阻尼器力学性能试验研究

提出了一种金属复合型摩擦阻尼器，通过预紧力试验和力学性能试验，研究了螺栓预紧力对阻尼器摩擦系数及摩擦荷载的影响，并以剪切型摩擦阻尼器作对照，对使用刹车片磨材的金属复合型摩擦阻尼器的力学性能进行分析。试验结果表明：摩擦阻尼器的摩擦系数会随着预紧力的增加而小幅减小，因此摩擦荷载衰减比例低于预紧力衰减比例；刹车片磨材具有良好且稳定的性能；金属复合型摩擦阻尼器滞回曲线表现为三线型，实现阻尼器的分阶段屈服，双阶段耗能效果；金属复合型摩擦阻尼器的预紧力损失和阻尼力衰减较剪切型的要更小。     

基于齿轮机构的SMA-摩擦阻尼器试验研究及数值模拟EI北大核心CSCD

基于齿轮机构对形状记忆合金(SMA)丝非比例拉伸的特点,提出了一种新型SMA-摩擦阻尼器,并阐述了该阻尼器的基本构造和工作原理。对SMA丝进行循环拉伸试验,考察了加载幅值、加载速率对其力学性能的影响规律;分别对齿轮摩擦单元和SMA-摩擦阻尼器试件进行了低周往复荷载下的力学性能试验,得到了摩擦材料、预紧力以及位移幅值对单次循环耗能、割线刚度、等效阻尼比和自复位率等力学性能指标的影响规律;建立了SMA-摩擦阻尼器的简化力学模型并进行了数值模拟。研究结果表明:所用复合树脂材料较黄铜材料出力更大,性能更稳定;新型阻尼器具有良好的耗能能力、承载能力及自复位能力,可实现大行程设计;利用OpenSees有限元模型计算得到的滞回曲线与试验曲线吻合较好,验证了力学模型和材料本构二次开发的正确性。     

新型电流变智能隔震装置的结构隔震效果分析

将电流变智能阻尼器与叠层橡胶隔震垫相结合,形成新型电流变智能隔震装置,对结构进行智能隔震控制。首先,进行了新型电流变智能隔震装置的设计,推导了转动电流变阻尼器控制力的计算公式,提出了电场强度和装置剪切变形之间的函数关系,实现了拟限位型和拟摩擦型的隔震装置模型;然后,针对电流变智能隔震控制的特点,提出了摩擦控制的判别规则并给出了计算公式,编制了相应的程序;最后,对应用电流变智能隔震装置的单自由度结构进行了数值分析,结果表明:两种类型的隔震装置对结构都有较好的控制效果,限制了隔震层变形的同时不增加隔震层的加速度,控制效果比较理想。     

旋转剪切式磁流变液阻尼器设计及力学模型

设计、制作了阻尼力可调范围大、位移不受限制的旋转剪切式MR阻尼器,进行了MR阻尼器力学性能试验,提出了MR阻尼力库仑摩擦阻尼力峰值与输入电流的玻尔兹曼函数关系。分析了MR阻尼力时程,MR阻尼力与位移、速度关系,以及振动频率、幅值和电流对MR阻尼力的影响。对比MR试验值与基于玻尔兹曼函数Bingham模型值的关系,证明了基于玻尔兹曼函数的Bingham模型是合理的。     

压电变摩擦阻尼器减振结构的数值分析

基于对压电陶瓷驱动器和金属摩擦阻尼器力学性能的分析,将两者结合并提出智能压电摩擦阻尼器,通过合理设定压电驱动器电场强度与阻尼器相对位移和速度的系数,提出了位移和速度相关型、具有拟粘滞或拟摩擦阻尼力模型的压电摩擦阻尼器,并建立了相应的半主动控制的阻尼力规则。对两自由度结构地震反应的压电摩擦阻尼半主动控制和多种被动阻尼控制进行了分析和比较。结果表明:半主动和拟粘滞型压电摩擦阻尼均对结构的位移和加速度反应有良好的控制效果。     

轮轨横向滑动稳定性对曲线啸叫噪声的影响

车轮相对于钢轨发生横向滑动时,轮轨接触面上的摩擦力变化会引起曲线啸叫噪声。因此首先建立了车轮的状态空间模型和轮轨接触摩擦模型,对轮轨横向接触过程采用4阶Runge-Kutta法进行了时域分析,研究了如横向滑动速度、接触力、阻尼等因素对滑动过程稳定性的影响,并结合实例计算进行了验证,最终得出结论:轮轨横向滑动过程出现不稳定的主要原因是接触面间摩擦系数变化引起的自激振动;当车轮阻尼大于等效阻尼临界值时会使滑动过程稳定;轮轨间的垂向刚度和阻尼会使系统不稳定频率与车轮模态频率产生偏移。     

不同规格磁流变阻尼器的磁学与力学特性

结合试验数据与理论分析,从磁学与力学两种角度,分析了不同规格磁流变阻尼器的特点.研究表明:活塞杆与动密封圈之间的摩擦效应,导致设计具有大可调倍数的小阻尼器的难度远高于设计具有同样可调倍数的大阻尼器;对于一定阻尼力要求的磁流变阻尼器来说,存在着一个最优的直径范围;研究还表明,大吨位阻尼器工作会生成巨大的热量,必须考虑其散热系统.     

带凸肩叶片的稳态响应计算及其阻尼减振分析

研究干摩擦理论在航空发动机叶片组振动控制方面的应用，着重分析带凸肩叶片的动力特性及凸肩干摩擦副的阻尼减振规律。在引入凸肩干摩擦非线性连接元概念的基础上，将固定界面模态综合法推广应用于带凸肩叶片组动力有限元模型降阶；提出用阻尼因子解决凸肩干摩擦阻尼大小的度量问题；在稳态特性数值计算中构造了两步迭代算法，改善了Ｐｉｃａｒｄ单步迭代法收敛性差的缺点。编制了相应的计算程序，完成两叶片系统计算模型的数值分析。     

考虑温度因素的磁流变减振器的优化设计与实验

磁流变(Magneto-rheological简称MR)减振器在运行过程中,会出现阻尼力随温度升高而下降的现象,为了在不同温度下都能输出足够的阻尼力,在结构设计时考虑温度因素至关重要。为此,本文引入了评价系数,对较高温度下MR减振器是否有能力能够输出足够的阻尼力进行衡量,并与MR减振器的最大阻尼力和动态范围作为优化目标。利用有限元方法获得了工作区域的磁感应强度,并采用响应面法建立二阶预测模型描述了磁感应强度与结构参数之间的非线性关系;结合非支配遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA II)对MR减振器的进行了多目标优化设计,根据优化结果制造了磁流变减振器,并进行了试验测试,验证了设计方案的有效性。     

变摩擦阻尼方法的建模与实验分析

考虑被动隔振系统自适应调整阻尼的技术措施,提出一种变摩擦阻尼方法;使隔振系统能近似地根据激振频率来改变自身阻尼,从而适应外界宽频激振。为了对此方法中的摩擦阻尼力建模,提出一种考虑了摩擦接触面间的相对速度与正压力影响的曲线摩擦模型。通过实验设计与研究,以参数辨识验证了此模型的拟合能力。     

半主动干摩擦阻尼器在隔振系统中的抗冲击优化设计研究

建立了吸力型电磁铁的电磁和动力学模型,得到了控制电压与电磁力的关系,通过调节施加在摩擦片上的电磁力,达到控制干摩擦力的目的,从而得到了一个新型半主动式的干摩擦阻尼器。根据最优抗冲力理论,设计了半主动式干摩擦阻尼器与隔振器并联的隔振抗冲系统。通过PID控制,该设计可以在不影响隔振性能的同时,极大的提高系统的抗冲击性能。冲击响应和极限性能分析的结果均表明：该优化设计比传统的抗冲设计具有更高的抗冲击性能。     

管式电涡流阻尼力的精确测量及阻尼器优化设计

采用紫铜管与磁铁制作了管式电涡流阻尼器,并提出了一种电涡流阻尼器阻尼力的精细化测量方法,消除了摩擦力和惯性力的影响,获得了精确的电涡流阻尼力。研究了阻尼力与电涡流阻尼器中磁级厚度、磁级间距、铜管与磁铁的相对速度等参数的关系;研究结果表明:提出的阻尼力测量方法可以准确地获得磁铁与铜管相互作用的阻尼力时程;阻尼器的阻尼系数随磁级厚度、磁级数的增加而增大,随磁级间距的增大表现出先增大、后减小的趋势;电涡流阻尼器近似为理想的黏性阻尼器,并且其阻尼系数与磁级数也近似成正比。通过引入阻尼系数效率值作为评价指标,获得了管式电涡流阻尼器的磁级厚度和磁级间距的最优值,可为电涡流阻尼器的优化设计提供参考。     

颗粒阻尼技术在制动鼓减振方面的应用研究

颗粒阻尼器具有不改变结构形状、附加质量小等特点,在其他被动阻尼常失效的恶劣环境下仍具有良好的减振效果。然而,传统的颗粒阻尼器设计通常依靠试验的方法。研究了颗粒阻尼技术在汽车制动鼓减振降噪领域的应用,基于离散元和有限元的耦合方法分析颗粒阻尼在汽车制动鼓上的应用,使颗粒阻尼减振器在旋转结构上的研究成为可能。结果表明:颗粒阻尼技术在汽车制动鼓减振降噪领域的应用是可行的,仿真结果与试验结果具有很好的一致性。