基于微型永电磁式涡流阻尼TMD的人行桥模型减振试验研究

针对现有结构模型减振实验用调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)难以实现TMD刚度与阻尼参数完全分离、阻尼参数试验过程中无法保持恒定且难以调整问题,研制微型永磁式电涡流阻尼TMD。其性能试验与分析结果表明,微型TMD采用电涡流阻尼装置既能确保刚度与阻尼参数的有效分离,亦能实现阻尼参数稳定、简单易调。通过某大跨度人行桥模型一阶横向振动模态自由振动减振实验识别获得结构模态阻尼比及强迫振动减振实验识别获得结构模态阻尼比、结构动力响应放大倍数、结构与TMD运动相位差等,证实微型永磁式电涡流阻尼TMD用于结构模型减振实验的可行性与有效性。     

用矩阵广义逆和灵敏度分析修正阻尼结构动力学模型

本文基于矩阵广义逆和灵敏度分析,提出了一种阻尼结构动力学模型的修正方法。该方法以实测结构模态参数为基准修正结构初始质量、刚度和阻尼矩阵,从而使计算和实测结构模态参数更为吻合。方法的修正过程分两步:首先,利用复模态理论的正交关系和特征关系对结构初始质量、刚度和阻尼矩阵作第一次修正;其次,利用复频率灵敏度分析对质量、刚度和阻尼矩阵作再次修正。数值算例和应用实例均表明,本文方法具有较高的修正精度,是一种简便有效的结构动力学模型修正方法。     

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。     

滑橇式直升机地面共振机体动力学特性研究

为研究机体设置阻尼器后非比例阻尼对滑橇式直升机机体动力学特性的影响,建立了支持在滑橇式起落架上的直升机机体有限元模型。给出了结合有限元法的直升机机体固有频率和当量至桨毂中心的质量、刚度及阻尼的计算方法,当量后的比例阻尼系统与实际非比例阻尼系统的复特征值相同。分析了非比例阻尼对机体模态频率及阻尼的影响:由于非比例阻尼的影响,使得模态频率随阻尼器阻尼的增加而增加,而在阻尼器阻尼较大时,模态阻尼可能减小,不利于直升机地面共振动稳定性;计入阻尼器阻尼关于速度的非线性后,机体模态频率随阻尼器速度的增加先增加后减小,模态阻尼不是按照阻尼器阻尼随其速度的变化趋势而变化,而可能出现两次增加再减小的过程,在阻尼器定压活门开启前后各形成一个峰值。     

储能飞轮支承系统进动模态阻尼研究

高速运转的储能飞轮支承系统存在多个低频进动模态，这些模态的衰减指数对飞轮的安全运转具有决定意义，为提高模态阻尼，设计了引入外部阻尼的上，下阻尼器，具有恰当参数的阻尼器可以有效地改善飞轮转子支承系统的稳定性，本文求解飞轮转子支承系统的复特征值问题，分析了模态频率和模态阻尼器比随转速的变化规律，对比了上，下阻尼器的功能，并讨论了阻尼器刚度，阻尼对模态阻尼比的影响。     

卫星挠性附件用黏弹性阻尼器试验研究

用黏弹性阻尼器对卫星挠性附件进行仿真和实验分析与探讨。基于环形约束阻尼层减振原理,设计低频振 动抑制阻尼器,安装在挠性附件与星体之间,保证连接刚度并提供阻尼;建立挠性附件-阻尼器的有限元模型,通过模态 和频响分析获得不同阻尼参数对结构低频振动抑制影响规律;进行减振试验研究,结果表明,施加阻尼器后系统在1.4 Hz 处共振放大比降低30 %以上,阻尼器低频振动抑制效果良好。该结果对此类阻尼器的在轨应用提供工程设计 参考。     

惯性质量对斜拉索阻尼器减振增效作用试验研究

为提升斜拉索被动黏滞阻尼器的减振效果,开展了阻尼器并联的惯性质量单元对斜拉索减振的增效作用试验研究。首先基于滚珠丝杠位移增效机制、两节点惯质单元"inerter"与电磁阻尼技术集成了惯性质量和阻尼系数均具有可调性的惯性质量电磁阻尼器(EIMD)样机,综合理论分析与力学性能测试建立了EIMD的力学模型;然后建立模型斜拉索-EIMD减振试验平台,通过改变EIMD的惯性飞轮转动惯量和负载电阻阻值,分别测试分析了惯性质量和阻尼参数对斜拉索面内振动前2阶模态附加阻尼比的影响规律;最后对比研究了惯性质量频率相关型负刚度与恒定型负刚度对斜拉索阻尼器的减振增效作用与机理。结果表明:随着阻尼器惯性质量的增加,斜拉索前2阶附加模态阻尼比均先增加后下降,且第2阶模态最优惯性质量小于第1阶模态;斜拉索第1,2阶模态附加阻尼比最大试验值分别达到了线性黏滞阻尼器理论最优值的2.02,4.46倍;当惯性质量无量纲负刚度系数逼近"-1"时,斜拉索减振效果提升效应最为显著;惯性质量频率相关型负刚度与恒定型负刚度均通过负刚度特性放大阻尼器的位移实现耗能增效,但惯性质量负刚度不会诱发斜拉索减振系统稳定性问题。     

用优化方法修正阻尼结构动力学模型

本文提出一种阻尼结构动力学模型修正方法，该方法利用复模态理论的正交关系和特征关系建立结构初始质量，刚度与阻尼矩阵的修正方程，然后用优化方法求解参数。应用实例表明，该方法能提高结构动力学模型精度，使计算和实测结构模态参数较好吻合。     

采用向量式有限元的斜拉索振动控制仿真

采用向量式有限元(Vector Form Intrinsic Finite Element(VFIFE)),建立斜拉索模型,通过给空间点增加附加作用力来模拟阻尼器对斜拉索的作用。模拟了拉索激振和振动衰减的过程,利用Hilbert变换处理拉索的衰减时程,得到拉索的附加阻尼比,分析了阻尼器的线性粘滞阻尼系数、阻尼器内刚度、阻尼器运动部分质量、阻尼器支撑刚度,及斜拉索垂度对附加阻尼比的影响;并将结果与附加阻尼比通用计算公式计算结果进行对比。结果表明,采用VFIFE建立斜拉索-阻尼器系统能准确地模拟阻尼器对斜拉索的振动控制作用;模拟得到的结果与通用计算公式给出的结论相符;系统存在最优阻尼系数和最优阻尼比;阻尼器内刚度的增大和支撑刚度的减小将降低系统阻尼比;阻尼器运动部分质量的增大将增大系统阻尼比;拉索垂度对第1阶模态阻尼比的降低影响较大,对于高阶模态的影响很小。     

两种被动减振阻尼器的参数选择和量化分析

调谐质量阻尼器(TMD)是常见的一种阻尼器,而近年来在汽车行业中应用的机械式惰性阻尼器(IRD)是基于两端之间的相对位移工作的被动阻尼器,具有惯性质量放大的特点。在具体应用时,选择合适的阻尼器参数来获得较优的结构振动性能或足够大的阻尼,缺乏理论指导。本文总结了能用于定量描述TMD和IRD阻尼器参数和结构固有模态之间关系的方法,并研究了阻尼器安装位置对阻尼器参数的影响。结果表明IRD和TMD具有不同的工作原理,IRD安装在悬臂梁根部能更有效地使结构达到模态阻尼目标,而TMD安装在悬臂梁尖端工作更为有效。在参数量化过程中,柔性结构的非共振模态的影响不可被忽视。本文的研究在阻尼器最优参数选择用于调谐柔性结构振动模态的应用中具有重要的意义。