硬岩掘进机的动力吸振方案优化研究

针对某隧道掘进工程中硬岩掘进机(TBM)的振动进行了实地测量。通过现场测试的结果可以看出,TBM推进系统在整个工作过程中振动剧烈,且主梁振动加速度响应在15Hz附近处出现明显的峰值。为降低TBM推进系统的振动水平,提出利用动力吸振器对TBM系统的振动进行抑制的方案。传统动力吸振器必须要有足够的附加质量才能达到良好的吸振效果,然而,TBM系统质量巨大且安装空间有限,吸振器的附加质量很难做到足够大。为此提出应用杠杆机构来实现放大吸振器的附加质量的方案,并设计了适用于TBM推进系统的动力吸振器。通过TBM整机—动力吸振器动力学建模分析,得到系统的频率响应函数,进而利用定点理论求得吸振器的最优同调条件与最优阻尼条件,最后对比传统动力吸振器和质量放大吸振器对主系统的抑振效果。结果表明,优化后的质量放大吸振器在吸振效果上较传统动力吸振器具有明显的优势。     

基于动力吸振原理的低频多模态抑振器设计EI北大核心CSCD

为实现结构低频振动控制,基于动力吸振(dynamic vibration absorber, DVA)原理设计了一种多模态抑振器。为研究吸振器阵列与抑振器阵列的抑振效果,建立了附加动力吸振器阵列四边简支板的动力学耦合模型,验证了动力吸振器阵列的振动控制效果;提出了以橡胶板-质量块、橡胶基体-金属柱壳为主要组成结构的多模态低频抑振器,从理论上计算了其各组成结构的轴向共振模态频率,并以动力吸振器参数为基准对抑振器几何参数和材料参数进行了调整,最终通过仿真和实验验证了抑振器阵列振动控制效果。结果表明:当吸振器阵列或抑振器阵列布置位置覆盖结构主要模态下最大变形位置时即可达到最佳控制效果;吸振器阵列与抑振器阵列均有一定的振动控制效果,与吸振器与受控对象间为点接触不同,面接触放大了阻尼在振动控制中的作用,因此抑振器阵列的振动控制效果更为明显。     

用于含阻尼薄板结构减振的分布式动力吸振器的优化方法研究

动力吸振器用于结构减振时,其参数需要经过优化调谐才能获得最优的减振效果;目前,针对用于连续体结构减振的分布式(或多个)动力吸振器还没有很便捷的优化方法。研究了用于抑制含阻尼薄板结构基础模态振动的分布式动力吸振器的参数优化方法;利用模态叠加法建立了薄板与分布式动力吸振器的动力学方程,根据动力吸振器的振动特性推导得到了薄板基础模态与吸振器的简化二自由度运动方程,结合含阻尼的线性系统中动力吸振器最优调谐参数的求解方法,最终得到了分布式动力吸振器的解析优化公式。通过数值计算验证了优化公式的有效性;数值计算分析还表明优化公式对分布式动力吸振器抑制薄板结构的低频综合振动有很好的优化效果。     

动力吸振器的宽带数值优化设计

提出了线性动力吸振器的宽带数值优化设计,推广了前人在线性动力吸振器领域的研究,首先给出了抑振带宽新的定义,然后采用数值优化法详细地研究了线性动力吸振器的宽带优化设计,系统讨论了最优固有频率比、最优吸振器阻尼比、最大抑制频带和最大抑振宽与质量比和主系统阻尼比的关系;最后针对具体的主系统,指出了线性动力吸振器的内害局限性。     

颗粒碰撞阻尼动力吸振器的设计及实验研究

将颗粒碰撞阻尼器和动力吸振器相结合,提出一种颗粒碰撞阻尼动力吸振器设计概念,该吸振器由一个装有碰撞颗粒材料的盒体和一个弹性元件组成,碰撞颗粒在盒体运动时发生碰撞而消耗能量。以一个五层的楼房框架模型为振动抑制对象,对其吸振性能进行了实验研究,并与相同质量的经典单质块动力吸振器的抑振效果进行比较。实验结果表明,所设计的颗粒碰撞阻尼动力吸振器扩展了经典的单质块动力吸振器的工作频率范围,对宽频带随机激励的振动响应具有良好的抑制效果,这种颗粒碰撞阻尼动力吸振器设计思想可以应用于高层建筑的地震和风振响应控制。     

广义变式惯容动力吸振器的H_(∞)和H_(2)解析优化EI北大核心CSCD

为使动力吸振器(dynamic vibration absorber,DVA)在连接限制的条件下充分发挥振动控制性能,研究了可连接在主振动系统任意位置的广义变式惯容动力吸振器的参数优化及其控制效果。基于虚功原理,在广义单自由度的主振动系统上,建立了适用于多种惯容动力吸振器的运动微分方程以及七参数通用频响函数。在此基础上,基于固定点理论推导得到了上述动力吸振器的H_(∞)优化解析解。并通过滤波理论得到了白噪声力和基础激励下的动力响应解析解,基于大量参数分析结果,拟合得到了H_(2)优化的简化计算经验公式。经高耸烟囱结构的风致振动和地震响应控制算例验证,采用提出的经验公式对随机激励下的一阶振动主导的结构进行振动控制优化设计,最优控制比误差在2%以内,具有良好的工程适用性。该文章的分析结果可为广义变式惯容动力吸振器的工程设计提供理论依据,分析流程也可为其他类型动力吸振器的振动控制优化研究提供参考。     

用于平板结构的动力吸振器参数优化设计

多重动力吸振器用于连续体主振系统减振时,其参数需要经过优化设计才能获得最优的减振效果,目前,参数优化设计方法还有待完善。研究平板结构动力吸振器减振参数优化设计方法,将平板-多重动力吸振器系统运动方程化简,推导得到优化的目标函数——动力放大系数函数,采用一种基于偏导数的优化方法得到多重动力吸振器的最优设计参数。通过数值计算和仿真分析验证所设计吸振器的有效性。结果表明,吸振器对平板振动有明显抑制效果,且在振子总质量比相等的条件下,振子数越多,吸振器的减振效果越好,减振频带越宽。     

磁流变弹性体调频吸振器的研制

传统的动力吸振器吸振频带较窄,限制了稳定性和吸振效果的提高,影响了其应用范围.而磁流变弹性体是一种剪切模量可由外加磁场可控的智能材料.本文利用磁流变弹性体作为动力吸振器的弹性元件和阻尼元件,并采用移频调谐的控制方法,设计了一种可调频的动力吸振器.对其进行的动力特性的研究表明,该吸振器移频范围较宽,在较宽的吸振带宽内具有较好的吸振效果.     

滞回阻尼吸振器和粘滞阻尼吸振器的吸振性能比较

针对四种不同阻尼形式的主结构-动力吸振器模型,即(a)主结构滞回阻尼,吸振器滞回阻尼;(b)主结构滞回阻尼,吸振器粘滞阻尼;(c)主结构粘滞阻尼,吸振器滞回阻尼;(d)主结构粘滞阻尼,吸振器粘滞阻尼,详细推导了动力放大系数的表达式,然后采用范数优化准则得到了各个模型的最优参数。在最优参数下,比较不同阻尼形式的吸振器对于同样形式阻尼的主结构吸振性能的差异,以及这些差异在不同质量比和不同的主结构阻尼因子下的变化趋势。分析结果表明,滞回阻尼吸振器和粘滞阻尼吸振器在质量比较小或主结构阻尼因子较小的情况下差别较小,但对于共振区的抑振效果,两者还是存在一定的区别。     

动力吸振器对有轨电车弹性车轮的减振降噪影响分析

为了评价有轨电车弹性车轮动力吸振器的减振降噪效果,通过实验室测试方法对动力吸振器进行振动噪声测试,并结合理论和仿真来分析其降噪特性。首先,在半消声室分别测试弹性车轮在有无动力吸振器情况下的振动声辐射,测试结果表明：动力吸振器对弹性车轮轴向振动有明显的抑制作用。径向激励下,动力吸振器的降噪量为0.6 dB(A),轴向激励下,动力吸振器的降噪量为2.6 dB(A)。进而,基于动力吸振原理探究动力吸振器的降噪性能,并结合测试图纸建立动力吸振器有限元模型,分析表明：动力吸振器在车轮固有频率2 066 Hz、2 245 Hz和3 837 Hz处降噪效果较好,原因是降噪频率差值在2 %以内,调谐频率和理论最优频率相吻合。动力吸振器在车轮固有频率899 Hz处降噪效果较差,其降噪频率差值为6.26 %,由于调谐减振频率偏离最优同调条件,导致降噪性能的恶化。     

MTMD控制结构地震反应的特性研究

本文对拥有多个调谐质量阻尼（MTMD）的建筑结构在简谐地震作用下的特性进行研究,并将MTMD与TMD进行比较。建筑结构假设为单自由度：MTMD中的n个TMD相互并联,并具有相同质量和阻尼系数,并假设具有等频率分布。分析可得,在已知质量系数的前提下,MTMD系统中MTMD的频率范围、阻尼系数和TMD的数量是MTMD系统的主要参数,它们对建筑结构的响应起主要作用,而且这些参数存在优化问题。优化MTMD对建筑结构的振动控制要比优化TMD更为有效。     

用MTMD控制结构的振动

本文研究了用ＭＴＭＤ控制结构振动的计算方法,计算和分析表明,通过合理的参数选择,ＴＭＤ可以有效的减小结构的动力响应,与单ＴＭＤ相比ＭＴＭＤ具有适用范围更广、更易于实现、稳定性更好等优点。     

TMD系统在自身参数随机偏离下的减振有效性和可靠性分析

调谐质量阻尼器（TMD）是一种工程中常用的减振装置,但TMD装置的刚度和阻尼系数偏离最优值时,其减振效率将大为降低。本文研究了TMD系统在自身参数偏离下的减振有效性和可靠性问题,提出了一种切合工程实际的TMD系统自身参数随机偏离模型。在此偏离模型下,利用蒙特卡洛方法分别研究了STMD系统和MTMD系统的减振有效性和可靠性,并对两种TMD系统的差异进行了对比和分析。结果表明,TMD系统的减振有效性和可靠性与TMD系统质量比、结构阻尼比、分布TMD个数、调谐频率个数等因素有密切相关。通过对大量数值计算结果的分析,给出增强TMD系统有效性和可靠性的一些有益建议。     

两种桥梁振动控制方法的对比分析

介绍了两种多重调谐质量阻尼器（MTMD）的参数优化公式，并采用两种方法对车桥耦合振动中桥梁的竖向振动进行了控制。算例表明：其方法比现有的方法参数优化简单、减振率高，且方法中TMD参数相同，更便于设计生产。因此应采用该方法对桥梁竖向振动进行控制。     

考虑人-结构相互作用的楼盖振动控制研究

探讨了采用多重调谐质量阻尼器(MTMD)系统对楼盖考虑和不考虑人-结构相互作用时的振动控制。每个静止的人和调谐质量阻尼器(TMD)都作为单自由度动力系统附加在楼盖控制模态上,得出了人-楼盖-MTMD系统耦合振动方程,通过对该方程的傅里叶变换和静力缩聚法,得到了以无量纲参数表示的楼盖加速度响应。运用遗传算法,以楼盖的加速度响应最小为条件对MTMD系统进行优化,得出了对应不同MTMD系统质量比和楼盖阻尼比的无量纲设计参数(频率比和阻尼比)。通过对不考虑和考虑人-楼盖相互作用的楼盖减振控制效果进行对比,提出了考虑人-楼盖相互作用的楼盖MTMD系统的设计建议。另外,对MTMD系统由于楼盖模态质量、自振频率以及MTMD阻尼的变化所导致的去谐效应进行了讨论。最后总结了考虑去谐效应的MTMD系统的设计方法。     

结构振动控制中MTMD的基本特性研究

单频调谐质量阻尼器已被较多地用于结构振动控制中,但是它的被控频带比较窄。 多频调谐质量阻尼器是由一组频率分布在结构被控频率周围的单频调谐质量阻尼器组成的, 它可以克服单频调谐质量阻尼器被控频带窄的缺陷。本文讨论了多频调谐质量阻尼器的基本 参数。     

利用MTMD控制桥梁竖向振动的初步研究

利用三角级数法模拟轨道的不平顺,采用列车编组和桥梁组合的模型,通过建立车-桥-TMD动力系统振动方程,研究了TMD控制下桥梁的竖向位移响应.通过TMD质量比影响曲线得出了最佳质量比,并将MTMD与STMD进行了对比分析,给出了时程响应曲线,结果表明MTMD对桥梁竖向振动的减振效果更明显,且更适用于工程实践.     

MTMD对结构刚度和质量参数摄动的鲁棒性

基于结构刚度和质量的摄动，建立了设置MTMD结构的传递函数。于是MTMD的优化准则可定义为设置MTMD结构最大动力放大系数的最小值的最小化。根据结构摄动而质量不摄动与结构质量摄动而刚度不摄动两种情况，讨论了MTMD的有效性变化趋势。数值分析表明，可以设计有效性与TMD相当但鲁棒性高得多的MTMD。因此，MTMD适用于控制频率变化的结构振动。     

MTMD在钢箱梁悬索桥高阶涡激振动控制中的应用

摘要：大跨度悬索桥模态密集,常遇风速下存在多个模态发生涡激共振的可能。鉴于多重调谐质量阻尼器(MTMD)在减振效率和鲁棒性方面的优点,探讨了MTMD理论在大跨度钢箱梁悬索桥高阶竖向涡激振动控制中的应用。首先从Scanlan线性涡激力模型出发,在不考虑气动刚度项和气动阻尼项的条件下得到安装MTMD后的加劲梁位移频响函数。然后以加劲梁位移频响函数峰值极小值为目标函数,运用基于Matlab的遗传算法完成MTMD方案的初步参数优化设计。最后,从结构固有频率波动和结构固有阻尼比变化两方面讨论了MTMD的控制效率和鲁棒性。计算结果表明,在MTMD的初步参数优化设计中忽略气动刚度项和气动阻尼项是可行的,适当扩大MTMD的频率范围和阻尼比可以使其在减振效率和鲁棒性上达到更好的平衡,比传统调谐质量阻尼器（STMD）更适合悬索桥涡激振动控制。     

用于斜拉桥抖振控制的多重调质阻尼器性能研究

多重调质阻尼器(MTMD)控制技术是近年来兴起的一种有效的被动控制方法.MTMD克服了过去常采用的STMD(单调质阻尼器)在结构频率发生漂移时控制效果不稳定的缺点,在工程上具有良好的应用前景.本文通过对杨浦大桥抖振在MTMD控制下的计算,着重分析了考虑背景响应的情况,对MTMD的各个参数分别进行了研究,得出了一些在MTMD设计和评价中有益的结论.