调谐质量惯容系统对高耸脱硫塔风振控制研究

高耸脱硫塔属于圆截面薄壁钢结构,具有柔度大、阻尼小、上部截面突变等特征,在风荷载作用下易发生较为强烈的顺风向和横风向振动.为实现脱硫塔风致振动的有效与轻量化控制,引入调谐质量惯容系统(TMIS),基于推导的脱硫塔-TMIS耦合系统频响函数,分别建立了TMIS对脱硫塔的顺风向和横风向减振参数优化设计方法,并对比分析了TMIS、传统调谐质量阻尼器(TMD)、调谐质量惯容阻尼器(TMDI)对脱硫塔的减振效果.结果表明：以脱硫塔频域响应和H_∞范数为目标优化设计的TMIS对脱硫塔顺风向和横风向风致振动均有较好的控制效果;与顺风向减振相比,TMIS横风向减振具有更好的轻量化效应;与TMD、TMDI相比,TMIS表现出较好的减振优势.     

冲击载荷下磁流变阻尼器结构优化设计

应用于火炮反后坐装置中的磁流变阻尼器工作在高冲击、高速环境下,对磁流变阻尼器的设计指标和性能提出了更高的要求.针对冲击试验中,磁流变阻尼器表现出的阻尼力可调动态范闱的不足,利用Herschel-Bulkley的磁流变液非线性结构特性的平行平板恒流模型,采用多目标规划方法,提出了火炮反后坐装置应用中的磁流变阻尼器优化设计方法.最后分析了磁流变阻尼器磁路设计准则,结合优化设计尺寸,对阻尼器活塞磁场进行了有限元分析.结果表明,磁流变阻尼器阻尼通道处能产生足够大的磁场强度且分布均匀.     

基于磁粉离合的变惯质阻尼器理论及试验研究

针对超长斜拉索振动主模态区间多变的特点,磁粉离合惯质阻尼器作为半主动变惯质阻尼器对比被动惯质阻尼器更具优势.根据已有研究发现,仅向磁粉离合惯质阻尼器输入直流电并不能实现阻尼器惯质系数恒值可调的功能,本文通过输入简谐电流的方法实现该功能.首先,介绍了磁粉离合惯质阻尼器基本原理及其力学特性,从磁粉离合器双轴相对运动状态来分析磁粉离合器在不同电流工况下的力学性质,进而研究实现阻尼器变惯质功能的输入电流控制算法.然后,综合阻尼器基本构造建立了其力学模型,从而得出阻尼器在稳态激励条件下的等效惯质系数表达式,阐明了阻尼器在输入控制电流下的等效惯质系数与控制电流幅值呈二次线性关系.最后,通过实验对阻尼器惯质系数的可调性进行了验证.     

用于结构减震控制的拉索式惯容系统跨层布置优化研究

本文提出了一种拉索式惯容系统的跨层布置方法用于结构减震控制.将地震激励模拟为金井清谱随机激励，构建统一的状态空间方程，进行线性系统直接随机分析，获得系统响应统计量.利用布置效率确定惯容系统布置位置，考虑惯容系统整体出力影响惯容系统自身造价及结构柱额外受力，将惯容系统出力状况作为经济指标.考虑结构位移响应及加速度响应与结构性能的相关性，将结构的位移响应及加速度响应作为减震效果指标.利用设计参数的多目标优化，获取惯容系统最优参数的帕累托前沿，指导设计并比较不同布置方法.最后，利用一个10层的基准结构进行减震效果分析，验证跨层布置的惯容系统优于一般层间惯容系统.     

基于调谐转动惯量阻尼器的结构摆振控制方法(I):参数影响分析与小型比例模型试验

由于常用的调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)对悬吊结构转动和摆振运动控制无效,本文结合数值模拟和模型试验对前期研究提出的新型调谐转动惯量阻尼器(tuned rotary inertia damper,TRID)控制系统应用的可行性进行深入研究.在建立了TRID系统与悬吊结构相互作用力学分析模型以后,通过数值模拟分析比较了控制系统参数对控制效果的影响;基于Simulink系统进行非线性运动微分方程数值求解和ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems)机构动力学运动仿真分析,研究了TRID系统控制结构摆振运动的最优参数,如转动惯量比、调频比、阻尼比等;通过小型比例模型系统试验验证了TRID系统控制结构摆振的可行性和有效性.     

基于负刚度惯容型非线性能量汇的整星振动抑制

本文将负刚度元件集成到惯容型非线性能量汇中构成负刚度惯容型非线性能量汇,并将此装置应用到整星结构,讨论其减振效果.基于最大幅值减振百分比展示了负刚度惯容型非线性能量汇的减振性能,并通过对比讨论了负刚度元件对惯容型非线性能量汇减振性能的影响.最后讨论了负刚度惯容型非线性能量汇的参数影响及其优化.研究结果表明,作用于整星系统中的新型负刚度惯容型非线性能量汇具有很好的减振性能.     

基于调谐转动惯量阻尼器的结构摆振控制方法(Ⅱ):足尺模型试验与TRID装置小型化研究

基于前期研究工作建立了调谐转动惯量阻尼器(tuned rotational inertia damper,TRID)理论模型并进行数值分析和小比例模型试验,首先对一台中型桥式起重机的吊钩进行了摆振控制的足尺模型试验,进一步验证了TRID系统控制悬吊结构摆动的有效性.其次针对某大型海洋起重铺管船浪涌致吊钩摆动问题设计了TRID控制系统.然后针对在大型工程实际应用中TRID系统需要较大转动惯量的问题,提出了通过引入变速器使TRID系统小型化的方案,并对该方案进行了理论分析和数值模拟验证,结果表明,通过引入变速装置,TRID系统可以采用较小的实际转动惯量来获得等效的大转动惯量,从而可以使TRID系统实现小型化.     

摩托车磁流变阻尼器的设计研究

磁流变液（Magnetorheological fuild）是一种新型的智能材料，属于可控流体，具有在外加磁场作用下快速可逆地改变流变性能的特点。本文选择剪切阀式作为本文阻尼器的工作模式，对磁流变阻尼器的磁路进行了设计；优化设计了磁流变阻尼器的结构参数，在此基础上，根据理论分析选择阻尼器的结构尺寸，设计制作了单出杆磁流变阻尼器。对本文设计的磁流变阻尼器的特性进行了实验研究，本文的研究结果对于磁流变阻尼器在摩托车悬挂系统中的应用具有较好的参考价值。     

基于随机激励的土木结构阻尼器系统耗能功率理论研究

EIMD能够产生较大的惯性并提供可控的电磁阻尼,而由外部载荷引起的结构振动能量通过EIMD转化为电能,用于耗散和收集。研究提出了新的EIMD机械模型用于土木结构中同时缓解振动和收集能量,其中包括机械模型和能量模型设计。而研究结论显示,当EIMD受到振幅为5毫米的1赫兹谐波激励时,测试数据显示,它能收集到足够的能量。数据显示,它的输出功率为9.2 W,最大能量收集效率达到29.1%。研究提出的双功能EIMD经证明是有效的,这有助于推动自供电半主动阻尼器的进一步研究。     

基于波矢可调谐对称结构的条波导型SPR传感系统研究

针对目前波导型SPR传感器波矢匹配条件受限及较难与光纤实现固化对接进而实现在线传感的缺点,研究由条波导激励对称结构的SPR传感系统。通过对由金属——介质——金属构成的对称结构进行模式分析,研究可在该结构内激发SPW的可能性及其波矢可调谐机制。实验制备单模条波导并激励对称传感结构,对比了条波导激励传统结构与对称结构的检测折射率范围,研究了对称结构中金属材质,金属膜厚及介质厚度对测量结果的影响,给出了折射率测量的结果,实验证明,采用对称结构实现传感,可通过镀金属膜的厚度来改善传感特性,调节两金属膜之间介质的厚度可以实现波矢匹配的调节,进而使得被测范围具有一定的可调性,具有较好的线性。     

环形弹簧阻尼器的滞回性能试验研究

环形弹簧是一种在机械工程领域中应用广泛的减振部件.将环形弹簧用于土木工程结构的减震控制,设计了一种具有自复位功能的环形弹簧阻尼器(Ring spring damper,RD),通过往复荷载作用下的性能试验,研究了RD的滞回性能.首先,提出RD的构造设计和工作原理.进而,设计加工了RD试件,对其进行了滞回性能试验,研究了位移幅值、加载频率对RD试件滞回特性的影响规律.最后,利用ABAQUS软件,对RD试件的滞回性能进行了数值模拟.研究结果表明,RD在往复荷载作用下的滞回性能稳定,且具有良好的耗能与复位特性；RD的有限元模拟滞回曲线与试验曲线较为接近,表明所建立的有限元模型可较为准确地描述RD的滞回行为.     

铅黏弹性阻尼墙力学性能分析研究

为提高黏弹性阻尼墙耗能能力,改善其耗能方式,本文提出一种复合型铅黏弹性阻尼墙,介绍了铅黏弹性阻尼墙的构造与原理.对4种不同硬度天然橡胶进行材性试验及本构参数拟合,设计24组不同参数铅黏弹性阻尼墙,采用ABAQUS有限元软件进行模拟分析,研究了不同黏弹性材料、黏弹性层面积、铅芯直径、铅芯布置方式、复合黏弹性层厚度和单层薄钢板与黏弹性层厚度比对阻尼墙滞回性能及力学性能的影响,并给出了设计建议值.