n 级动力吸振器的建模及参数优化

详细论述动力吸振器的建模过程,并给出n级并联和n级串联式动力吸振器优化的通用模型。介绍动力吸振器的定点优化和数值优化两种优化方法。在此基础上使用Matlab语言编写通用的动力吸振器优化程序。利用该程序对某主系统的各类动力吸振器(单级、2级并联和3级并联式)进行参数优化。优化结果表明,安装优化后的动力吸振器后,主系统的共振峰可以显著地减小。文中给出的优化方法及相关结论,对动力吸振器的优化设计具有一定的工程实践意义。     

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。     

组合型动力吸振器的减振特性与参数优化

一、组合型动力吸振器的理论分析和参数优化提高减振装置的效率是减振设计中的一个重要问题.已有一些这方面的研究,例如,将若干个动力吸振器并联使用[1,2].本文提出一种组合型动力吸振器,其特点是,在使主系统达到一定减振要求的前提下,减振器的质量比其他同类减振装置的小,结构更紧凑.组合型动力吸振器的模型如图1所示.图中M、K、C表示主系统质量、刚度和阻尼,吸振器部分由两个弹簧K_(d1)、K_(d2),阻尼器C_d,吸振质量m_d组成.其中弹簧K_(d1)和阻尼器C_d     

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。     

钢轨动力吸振器减振降噪特性分析

采用钢轨动力吸振器是降低轮轨振动噪声的有效措施之一,基于有限元和边界元法建立钢轨动力吸振器振动噪声计算模型,分析单自由度钢轨动力吸振器系统和多重钢轨动力吸振器系统的减振降噪性能差异,调查在不同车轮钢轨表面粗糙度、不同列车运行速度工况下钢轨动力吸振器结构降噪特性。计算结果表明:多重钢轨动力吸振器结构较单自由度钢轨动力吸振器结构有更为优良的减振和降噪性能。随着列车运行速度增加,轮轨总辐射噪声增加,同时钢轨动力吸振器结构的降噪效果也有一定提升,而对于不同轮轨表面粗糙度,钢轨动力吸振器降噪量效果不会有较大的波动。     

考虑车轨耦合作用的车体动力吸振器减振性能研究

以降低城市轨道交通车辆车体的垂向振动为目的,建立了包含动力吸振器的车辆和轨道垂向振动的耦合模型,获得了耦合模型的垂向振动特性,进一步明确了轨道系统对车体垂向振动特性的影响,讨论了载客量和车速的变化对动力吸振器减振性能的影响,重点研究了考虑轨道系统影响后动力吸振器的设计方法,提出了一种新颖的考虑车速变化以及速度区间运行概率的动力吸振器的减振性能评价指标(DVA减振指标)。结果表明:轨道系统使轨道车体振动的峰值频率发生微小的偏移,改变了轨道车辆振动系统的振动特性,使车体垂向振动加剧;在车轨耦合作用下,动力吸振器的设计要综合考虑动力吸振器质量和设计频率的匹配,设计频率的阈值决定了动力吸振器是否减振,最佳设计频率决定了动力吸振器能否获得较好的减振效果。该项工作对包含动力吸振器的轨道车辆振动性能评价和分析具有重要的参考价值。     

非线性动力吸振系统动力学分析和优化

通过圆形钳制薄板的大变形提供非线性动力吸振器的立方非线性刚度,建立圆形薄板与悬臂梁相耦合的非线性动力吸振系统数学模型。结合谐波平衡法与数值计算方法,探讨非线性动力吸振器的动力学特性。与等价线性吸振器相比较,发现非线性是高阶共振峰离开吸振频率往高频移动的诱因,因此非线性动力吸振器在相对较小的质量下具有相对较宽的吸振频带。与此同时,通过对结构响应和吸振性能的灵敏度分析,找出并优化系统的敏感参数。     

悬臂梁动力吸振器的理论分析与试验

针对经典质量-弹簧系统吸振器动力参数固定不可变的局限性,设计一种由连续梁及质量块组成的新型悬臂梁式动力吸振器,建立吸振系统理论模型,确定质量块在悬臂梁不同位置时的吸振频率,并且基于ADAMS动力学仿真软件得到系统的频率响应特性,分析吸振器的吸振性能,最后实验验证悬臂梁式吸振器良好的吸振效果。结果表明,悬臂梁式吸振器动力吸振可行有效,吸振参数连续可调.     

动力吸振器优化设计的功率流控制策略

针对附加动力吸振器的振动系统,利用结构导纳理论,引入附加动力吸振器后振动系统的等价结构导纳和修正导纳矩阵,推导了系统的功率流,揭示了系统功率流的传递特性和动力吸振器的控制机理,并提出了以功率流为控制量进行动力吸振器优化设计的方法。     

悬臂梁式动力吸振器多频减振研究

将悬臂梁作为动力吸振器附加在振动主结构上来达到振动抑制的目的,数值计算分析表明悬臂梁式动力吸振器具有多频减振特性。按照模态理论建立基于悬臂梁的具有集中参数的等效复式动力吸振器模型,悬臂梁的每一阶模态作为一个自由度的弹簧质量系统,把悬臂梁每阶模态的有效模态质量和等效模态刚度作为每一自由度弹簧质量系统的集中质量和刚度。用悬臂梁式动力吸振器的附加动刚度验证等效复式动力吸振器模型的正确性。将悬臂梁式动力吸振器附加在主梁末端,调谐悬臂梁式动力吸振器的前4阶模态达到对主悬臂梁的多频减振效果,证实了悬臂梁式动力吸振器多频减振特性。     

Hybrid control of irregular steel highrise building structures under seismic excitations

Control of irregular highrise building structures under various seismic excitations is investigated using a hybrid control system consisting of a passive supplementary damping system and a semi‐active tuned liquid column damper (TLCD) system. Equations of motion for the combined building and the TLCD system are derived for multistorey building structures with rigid floors and plan and elevation irregularities. Major steps involved in optimal control of three‐dimensional irregular buildings equipped with a hybrid damper‐TLCD system are delineated. A wavelet‐based optimal control algorithm is applied to find the optimum control forces. Simulation results for control of two multistorey moment‐resisting space steel structures with vertical and plan irregularities show clearly that the hybrid damper‐TLCD control system significantly reduces responses of irregular buildings subjected to various earthquake ground motions as well as increases reliability and maximum operability during power failure. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于磁流变阻尼器的机车横向悬挂半主动控制研究

半主动控制与被动控制和主动控制相比具有可靠性高、能耗低和容易实现的特点,正成为一种颇具前景的悬挂振动控制方式.利用磁流变液的流变特性制成的磁流变阻尼器是一种性能优良的半主动控制装置.本文首先建立了采用磁流变阻尼器的三自由度机车车辆横向半主动悬挂系统模型;在对磁流变阻尼器的阻尼特性进行试验研究的基础上,提出了一种磁流变阻尼器的数学模型,并用优化方法确定了的模型参数;而后提出了一种半主动控制策略,得到了系统的振动响应;与被动悬挂相比,采用磁流变阻尼器的机车横向半主动悬挂系统可显著降低悬挂质量的加速度值.     

具有调谐质量阻尼器(TMD)的干摩擦隔振系统的研究

本文基于增量谐波平衡（IHB）法研究了顶部装有TMD的干摩擦隔振系统及TMD对隔振性能的影响，进而在干摩擦隔振系统中引入了主动控制的概念，分析了主动控制对隔振系统性能的影响，为干摩擦隔振系统在工程上的应用提供了理论依据。     

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。     

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。     

结构的主,被动振动控制及相互影响分析

同时采用被动和主动控制方法来抑制结构的振动，可以利用两者的优势以达到更好的控制效果。以粘弹性阻尼器和压电晶体作动器为被动和主动控制元件，建立了主结构与控制元件一体化的复合结构运动控制方程，以平面桁架结构为例进行了数值分析，研究了控制器设计和系统参数选择、主动振动控制的效果以及被动振动控制与主动振动控制的相互影响等问题     

主动调频质量阻尼器在高层建筑结构抗风中的应用

主动调频质量阻尼器（ＡＴＭＤ）综合了被动控制和主动控制的优点,它既保持了被动控制的可靠性又保持了主动控制的应用的广泛性,是在土木工程中应用的最有前途的控制策略。本文详细阐述了ＡＴＭＤ在高层建筑抗风中的应用设计,考虑了ＡＴＭＤ的主动性,对ＡＴＭＤ的参数进行了优化,并以位移反馈算法为例,设计了ＡＴＭＤ。通过实例证明,应用本文的方法设计的控制器,不仅能达到良好的控制效果,而且ＡＴＭＤ的位移较小。     

结构随机振动混合控制整体优化

建立了与随机振动主动控制等价的随机振动混合控制系统方程,选取混合控制中主动外加能源指标函数最小为优化目标,实现了在物理空间的随机振动混合控制整体优化;在对结构模态参数灵敏度分析的基础上,给出了模态空间内实现混合控制整体优化的方法。对受零均值平稳白噪声激励的建筑结构实施混合控制整体优化方案,计算结果表明当被动控制部分合理设计时,主动控制部分所需外加能源指标将显著下降。     

动调频液柱阻尼器基于遗传算法的LQR控制优化设计

ATLCD由调频液柱阻尼器(Tuned Liquid Column Damper,TLCD)发展而来,在TLCD液柱端部连接气压控制箱,通过引入控制气压对结构实施主动控制。采用被动TLCD优化设计方法设计阻尼比及频率比,采用LQR算法确定ATLCD系统的主动控制力,并对LQR算法中权矩阵采用遗传算法进行优化。以一五层钢框架结构为例,顶层装ATLCD用LQR算法进行主动控制,加载El-Centro地震波进行时程响应分析,比较无控结构及被、主动控制结构的时程响应结果表明,采用ATLCD的减振效果明显优于采用被动装置。     

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.