颗粒调谐质量阻尼器减震控制的数值模拟

提出一种颗粒调谐质量阻尼器,即通过摆绳将颗粒阻尼器悬挂于主体结构上,将目前广泛应用的调谐质量阻尼器与减震效能优越的颗粒阻尼器结合起来,以扩大减振频带,增加减振鲁棒性。基于一定的等效原则将多颗粒阻尼器等效为单颗粒阻尼器,提出一种近似的颗粒调谐质量阻尼器数值模拟方法,并介绍了系统参数的取值方法。进行了附加颗粒调谐质量阻尼器的单自由度结构实际地震输入下的振动台试验,通过对比试验结果与数值模拟结果,发现两者吻合较好,说明该简化方法可以较好地模拟颗粒调谐质量阻尼器的减震控制效果。     

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。     

TMD对高速列车通过简支箱梁桥时的振动控制研究

提出了一种可考虑TMD影响的列车桥梁空间振动时域分析方法,桥梁采用常规有限单元模拟,高速列车TMD采用南弹簧阻尼器相连的多刚体模拟,直接建立车-桥TMD时变系统运动方程,采用数值积分方法求解系统空间动力响应.以无碴轨道预应力混凝土40 m双线简支箱梁为例,首先对日本S.K.S.列车通过桥梁时引起共振的临界车速进行了分析,为控制箱梁共振车速下的较大振动响应,研究TMD不同参数对箱梁振动控制效果,大量计算了列车通过加装不同参数TMD箱梁时的动力响应.计算结果表明采用TMD可有效抑制高速铁路简支箱梁的共振,并得出了一种确定共振车速和TMD优选参数的简便方法,可供工程应用参考.     

控制城市轨道高架桥梁结构噪声的试验研究

城市轨道高架桥梁产生的噪声对周围环境的影响十分明显,日益受到人们的关注。过车时轨道高架桥梁振动辐射产生的结构噪声具有频率低,辐射面积大,传播距离远的特性,治理难度很大。本文对广州地铁4号线高架桥振动噪声进行了测试与分析,研制了调谐质量阻尼器对轨道高架桥梁的结构噪声进行控制。测试结果表明, 桥梁安装TMD后桥下1.5米测点在80Hz控制频带降低9.3-12.4dBA,10次过车降噪效果平均值为2.1dBA。     

MTMD控制非对称结构扭转振动的最优位置

研究了用两组相同的MTMD来控制非对称结构扭转振动的最优位置。MTMD具有相同的刚度和阻尼系数但不同的质量。基于导出的设置MTMD时结构扭转角位移传递函数,建立了扭转角位移动力放大系数解析式。MTMD最优参数的评价准则定义为:结构最大扭转角位移动力放大系数的最小值的最小化。MTMD的有效性评价准则定义为:结构最大扭角转位移动力放大系数的最小值的最小化与无MTMD时结构最大扭转角位移动力放大系数的比值。基于定义的评价准则,研究了标准化偏心系数(NER)和扭转对侧向频率比(TTFR)对不同位置MTMD最优参数和有效性的影响。     

上海世博文化中心TMD减轻人致振动分析与实测研究

上海世博文化中心是2010上海世博会永久性场馆之一,其主体结构由沿环向的36榀悬臂长度不一的钢桁架和矩形钢管混凝土内框架组成。结构六层为悬挑钢结构楼盖,易引起人致振动问题。对采用调谐质量阻尼器(TMD)进行人致振动控制的上海世博文化中心进行了大量的计算分析和现场实测。结果表明结构各榀桁架的竖向共振频率处于2.5-3.0Hz之间;当人以2.0Hz的频率正常行走时,结构竖向振动较小,TMD基本无影响;而当人以结构竖向共振频率快速走动或奔跑时,TMD能有效减小结构的竖向振动响应,减振效率约为15%。这对长悬臂空间结构的舒适度问题和采用TMD进行人致振动控制问题的研究具有参考借鉴意义     

波形钢腹板PC简支箱梁桥局部与整体动力冲击系数的计算分析

为合理分析和计算波形钢腹板PC简支箱梁桥局部与整体的动力冲击系数,分别建立了波形钢腹板PC箱梁桥和车辆结构的振动方程,并根据车轮与桥面的接触关系形成两者耦合振动的动力方程。采用MATLAB和ANSYS软件分别建立了三维的车辆模型和波形钢腹板PC箱梁桥的有限元模型,并在考虑路面平整度随机激励的作用下,利用MATLAB软件求解了车桥耦合系统的动力方程,得到桥梁结点的位移振动响应;依据动位移与静位移的关系,计算出了波形钢腹板PC箱梁桥的局部及整体的动力冲击系数;对所求得的局部及整体动力冲击系数进行了不同车辆类型、不同车道数加载,不同行驶速度和不同路面情况下的参数分析,并与我国现行规范和美国现行AASHTO规范进行对比分析,最终提出了波形钢腹板PC简支箱梁桥局部及整体动力冲击系数的合理确定方法,所得结论可为波形钢腹板PC箱梁桥动力冲击系数的确定提供参考。     

单斜面索拱支承曲梁人行桥人致振动控制研究

进行了一种单斜面索拱支承曲梁人行桥的人致振动控制研究。在人行桥的初始状态及静动力特性基础上,模拟了随机人群荷载作用下人行桥的振动响应,参数化地研究了调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)的减振作用,考虑了TMD不同质量比、刚度、阻尼参数以及布置方式的影响。在TMD装置安装前后对人行桥进行实地动力测试,测试了结构减振前后的模态特性以及在单人、多人和人群荷载工况下的振动响应,讨论了TMD装置对该类型人行桥的减振效果。结果表明:减振后结构关键模态阻尼增大为减振前的4.14倍;单人步行和跑动工况下,通过设置TMD,结构加速度峰值下降31.1%～55.9%,加速度均方根下降36.4%～52.0%;多种人群步行工况下,结构竖向加速度峰值最大为0.41 m/s~2。研究结果表明单斜面索拱支承曲梁人行桥刚度较柔,TMD对控制该类型人行桥结构人致振动具有很好的效果。     

多重调谐质量阻尼器控制单层非对称结构扭转振动的设计参数

研究了用两组相同的MTMD控制单层非对称结构扭转振动的最优设计参数。MTMD具有相同的刚度和 阻尼系数但不同的质量。MTMD被布置在最优位置。MTMD最优参数的设计准则定义为:结构最大扭转角位移动力放 大系数的最小值的最小化。MTMD的有效性设计准则定义为:结构最大扭转角位移动力放大系数的最小值的最小化与 无MTMD时结构最大扭转角位移动力放大系数的比值。基于定义的设计准则,研究了非对称结构的标准化偏心系数 (NER)和扭转对侧向频率比(TTFR)对处于最优位置MTMD最优设计参数和有效性的影响。     

转速与负载对减速器振动噪声的影响研究

以单级圆柱齿轮减速器为研究对象,综合考虑齿轮时变啮合刚度及误差激励的影响建立了传动系统动力学模型。以轴承动载荷为激励,采用FEM/BEM方法对减速器振动噪声辐射进行了分析,得到了齿轮箱节点动响应时域历程及声场场点噪声谱,论述了激励中各谐波成分对齿轮箱振动噪声辐射的影响。对多工况下齿轮箱振动噪声辐射进行了计算,就转速及负载对减速器振动噪声的影响做出了分析,得到了系统动载荷随转速的变化规律,噪声辐射随负载变化规律以及齿轮箱共振频带分布,为减速器的减振降噪设计提供了理论基础。     

桥头引道沉降对简支梁冲击效应的影响分析

摘 要：针对旧桥中经常出现的桥头引道及伸缩缝破损情况,考虑接缝处沉降差引起的桥头跳车对桥梁振动的影响,提出与错台高度相关的桥头衔接状况五个等级划分标准。以我国常见的中小跨径简支梁为对象,基于五参数车辆模型的车桥耦合系统运动方程,用Newmark法进行数值求解,分析桥头引道沉降差对桥梁振动的影响。研究表明随着沉降差增加,汽车对桥梁的冲击效应明显变大,且随着车速的增大,冲击效应变大。沉降差在桥梁中产生的动力放大系数随着跨径增大而减小。另外,桥头沉降差使车辆竖向加速度瞬时变大,其绝对值随着错台高度的增加而迅速增大,该加速度变化与桥梁跨径无关。     

基于压重块型TMD的大跨度斜拉桥减震控制

利用电磁阻尼单元代替经典调谐质量阻尼器中的黏性阻尼单元,形成一种具有结构减振功能的新型电磁谐振式调谐质量阻尼器(electromagnetic shunt tuned mass damper,EMS-TMD)。为进一步提升阻尼器的减振性能和鲁棒性,设计了双重电磁谐振式调谐质量阻尼器(DEMS-TMD)减振方案。依据达朗伯定理,建立地震作用下DEMS-TMD与单自由度结构耦合振动系统的动力学模型。利用蒙特卡洛-模式搜索法数值优化方法,以主结构位移的动力放大系数最大值最小为目标函数,优化得到DEMS-TMD的结构频率比、电子频率比、电磁阻尼比和机电耦合系数的最优参数,为减振参数设计提供理论指导。通过频域和时域两种方法仿真分析了DEMS-TMD对结构的减振性能。结果表明：在频域分析中,DEMS-TMD的主结构位移峰值和频响面积均优于传统并联双调谐质量阻尼器(double tuned mass damper,DTMD);在时域分析中,DEMS-TMD对结构位移、加速度峰值和均方根的减振性能均优于传统DTMD,有效地提高了对结构的减振效果。

     

大型电力变压器振动和噪声控制方法研究

本文在简要分析变压器振动和噪声产生的机理、传播途径和各种影响因素的基础上,论述了通过改变变压器油箱的动力特性来控制大型电力变压器振动和噪声的措施。     

工业喷嘴喷注噪声的抑制技术研究

对于喷注噪声的控制,有效的方法是从声源上来降低或控制.根据喷注噪声产生原理,理论分析了适当改变喷口形状,使沿喷注轴向流速在垂直方向的梯度减小,可使湍流发声的声源强度减弱,从而使喷注噪声降低.数值计算结果表明改进后的喷口可降低喷注流速.实验证实改变喷注的流场可以有效的控制喷气噪声,可使噪声A声级降低3～4个分贝,且喷射压力没有显著降低.     

基于无限元的2.5维方法预测轨道交通混凝土桥梁低频噪声

提出了一种基于无限元的2.5维方法,可以快速预测桥梁结构噪声且不失精度。首先,建立沿桥梁纵向截面均匀的二维无限元模型,进行声传递向量计算。然后,联合桥梁三维模态分析结果,通过空间波数变换获得三维桥梁模型的模态声传递向量,并采用三维直接边界元的计算结果验证了所提出的2.5维方法的正确性。最后,进行车轨桥耦合振动计算,将获得的桥梁模态坐标与声模态传递向量结合起来预测桥梁振动辐射噪声。以上海某轨道交通为背景进行噪声现场测试,将现场实测结果与计算结果对比。分析表明,计算结果在近场与实测值吻合较好,但是由于忽略了相邻跨桥梁的影响,在远场数值计算结果小于实测值。     

板厚和加肋对槽型梁结构噪声的影响

考虑车辆、轨道和桥梁动力相互作用,用模态叠加法分析了槽型梁的结构噪声和不同构件的声压贡献量.分析表明:槽型梁底板对远场区结构噪声的影响大于腹板,增加底板厚度的降噪效果好于增加腹板厚度;设置横肋也能有效降低远场区和梁底结构噪声,横肋全跨布置比仅在跨中加密布置效果好;车速高时增设横肋的降噪效果好于车速低时.     

原子磁力仪中的检测光强噪声补偿方法研究

为解决原子磁力仪检测光强残余噪声问题,提出了检测光强噪声数字补偿方法。首先根据原子自 旋进动检测基本理论,通过光弹调制器和锁相放大器进行线偏光的光旋角检测,利用噪声衰减器对检测光功率 进行正弦调制拟合得到补偿系数,然后使用光弹调制器调制频率的二倍频信号对一倍频信号进行后处理修正, 实现检测光强噪声压制。得到补偿系数后可将用于幅度调制的硬件甚至前级稳光强装置移除,仅利用数字补偿 技术即可实现光强噪声抑制。搭建基于K?Rb?21Ne气室的磁力仪实验装置,在无自旋交换弛豫态（Spin?Exchange Relaxation?Free, SERF）下开展检测光强噪声补偿实验, 结果显示光旋角检测信号的噪声被压制了 13. 2 dB@3 Hz。应用此噪声补偿方法,避免了不同光路所引入的非共模噪声,并在前级稳光强的基础上实现了 二次稳光强。此补偿方法可进行补偿系数的定期校准,减小系统状态改变及不稳定性带来的影响,对于提升原 子磁力仪灵敏度具有重要意义。     

铁路噪声预测方法研究

铁路噪声预测研究是铁路交通噪声与振动控制技术的基础。美国及法国提出的铁路噪声预测公式,在欧美国家中较成熟、有效。对以上两种铁路噪声预测模型进行分析,探讨此预测方法的可行性。参照上述噪声预测模型,结合现场实测值,为我国建立了一种计算普通客运列车最大噪声级LA,m ax的方法;并将计算结果与现场测试结果进行对比,误差在5%以内,证明了本预测方法的可行性。     

分布式TMD对双密频结构的减振研究

针对密集频率结构的减振问题,以典型的2自由度对称结构为例,研究基于H2性能的梯度优化法对密集模态振动减振的分布式TMD(tuned mass dampers)的参数优化和减振效果。建立适合闭环静力反馈控制的组合系统模型,将基于H2性能的梯度优化法扩展至分布式TMD的参数优化;定义针对密集模态振动的控制输出和无量纲评价指标,分析了控制输出的模态控制权重对优化参数和评价指标的影响,指出能使评价指标峰值相等的模态控制最优权重,进一步给出优化参数和评价指标随模态密集度的变化规律;与经典方法对TMD的设计相对比,分析和验证了基于H2性能优化的分布式TMD的良好减振效果,并确认在TMD个数增多时基于H2性能的梯度优化法将具有更佳的优化效果。     

基于非线性静、动力方法的RC简支梁桥连梁装置参数优化研究

连梁拉杆装置是防止强震下RC梁式桥纵向落梁的有效措施,需要对其合理刚度取值进行研究。以典型的铁路RC简支梁桥为对象,采用基于FEMA440性能点轨迹法的能力谱分析方法,以现行《铁路工程抗震设计规范》设计谱及汶川地震动为需求,讨论了不同的场地类型和设防烈度下连梁拉杆的最优刚度分布。研究表明,场地类型对连梁装置刚度取值无显著影响,在8度罕遇烈度设防的四种场地下,连梁装置的刚度均可在0.05~0.15倍的梁体线刚度范围内取值,可有效抑制墩、梁相对位移及桥梁整体地震响应。设防烈度对刚度取值有显著影响,当PGA不超过0.2g时,可不予设置;当PGA为0.4g和0.6g时,连梁拉杆的合理刚度可分别取为0.1倍和0.2倍的梁体线刚度。采用非线性动力时程方法验证了上述结论的合理可靠性,可供桥梁抗震设计及规范修编参考