新型防泄漏磁流变阻尼器的密封构造与力学模型

磁流变阻尼器采用传统动态密封装置在长时间服役后会产生漏液问题,严重影响阻尼器的性能与寿命。为此,本文提出将粘弹性材料与活塞杆和外缸筒硫化成整体制作成磁流变阻尼器的新型密封装置,以静态密封形式取代传统的动态密封形式,设计了防泄漏磁流变阻尼器。粘弹性材料在压力作用下会发生翘曲变形使得阻尼器内腔压强会发生变化,故引入压力梯度修正系数,考虑粘弹性材料翘曲变形对阻尼力的影响,在此基础上建立防泄漏磁流变阻尼器的力学模型,并进行了仿真分析。结果表明,翘曲变形对阻尼力有削弱作用,引入压力梯度修正系数的力学模型可以很好反映防泄漏磁流变阻尼器的动力特性。     

磁流变阻尼器拟静力力学特性及力学模型

为研究磁流变阻尼器(MRD)在拟静态作用下的力学性能,制作了一个四线圈剪切阀式MRD,在不同电流和不同位移幅值下采用三角位移加载制度对MRD进行了拟静态试验,研究了MRD的力学性能随电流和位移幅值的变化规律,分析了阻尼力波动现象产生的原因;根据试验结果提出了一种拟静态作用下修正的力学模型,对模型参数进行了识别,对力学模型进行了验证。结果表明:所用阻尼器在拟静态试验过程中阻尼力波动现象显著,无电流时阻尼力随着位移幅值增加而略微减小,有电流时阻尼力随着位移幅值增加而稍微增大;阻尼力随电流的增大明显增大,当电流超过1.5A时,MRD达到磁饱和状态,阻尼力增幅明显降低;提出的力学模型能够较好地描述拟静力下阻尼力随电流和位移的改变而产生的变化特性。     

位移放大型粘弹性阻尼器减震结构地震响应分析方法研究

提出一种新型位移放大型粘弹性阻尼器,对附加位移放大装置的粘弹性阻尼器进行阻尼力理论公式推导。基于能量等效原则,针对位移放大型粘弹性阻尼器减震结构提出一种简化计算的等效能量法。本文关注结构层加速度,层间位移,层间剪力以及阻尼器的耗能。采用两种模型,验证等效能量法的有效性和分析精度。分析结果表明,新方法计算结果与传统方法计算结果相近。并通过有限元软件ABAQUS对一12层设置传统粘弹性阻尼器与附加位移放大装置粘弹性阻尼器的框架减震结构进行对比分析。结果表明:附加位移放大装置的粘弹性阻尼器能更有效地减小结构的层间位移、层间剪力、层加速度等结构动力响应,且耗能更为显著。     

SDOF-磁流变式调谐液柱阻尼器系统半主动控制试验研究

结合磁流变(MR)阻尼器与调谐液柱阻尼器(TLCD)特点,研制具有半主动控制性能的磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)。基于Bingham模型,设计旋转剪切式MR阻尼器;依据Langrage方程,建立带有阻尼比修正系数的MR-TLCD、MR-TLCD与单自由度(SDOF)结构耦合动力方程。从耗能受力角度,分析该系统的简单双态控制算法。制作SDOF结构与MR-TLCD系统的半主动控制试验装置,实现系统的简单双态控制的半主动控制试验。从SDOF结构的位移峰值、MR-TLCD峰值响应、结构时程曲线对比、MR-TLCD半主动控制实时阻尼力方面,分析半主动控制算法的实时试验效果。结果表明MR-TLCD半主动控制装置具有明显的减振效果,在简谐荷载作用下,结构位移峰值和加速度峰值减振百分比达45%。     

新型剪切挤压内置阀式磁流变阻尼器力学模型及电磁场仿真

针对磁流变阻尼器在实际使用中由于尺寸限制而无法输出足够阻尼力的问题，设计一种综合多种工作模式的新型磁流变阻尼器。首先进行阻尼器的结构设计，对阻尼器的工作模式进行介绍，并对所选用的磁流变液剪切屈服强度与磁感应强度曲线进行拟合。然后，利用Ansys Maxwell电磁仿真软件在不同工作模式下分别通入不同电流，来获得磁力线分布图以及磁感应强度分布图，来验证结构设计的合理性。最后，推导出基于剪切阀式工作模式下以及剪切挤压模式下的力学模型，并进行动力学仿真计算出阻尼器在不同模式下输出阻尼力大小。仿真结果表明:该磁流变阻尼器能达到设计的目的，随着电流的增加，液流通道内磁感应强度平均值可达到磁流变液最大屈服强度所对应的磁感应强度，可以很好的保证阻尼器的出力，设计的磁流变阻尼器结构设计合理，出力性能较好，可以在尺寸受限制但需要较大出力的场景上有着很好的应用。同时，该结构的工作模式较多可为此结构类型的磁流变阻尼器力学模型的建立提供参考。     

MR阻尼器性能试验及对拉索风振控制

对磁流变阻尼器进行试验研究,考查了其常规性能与疲劳性能,得到了阻尼力与电流、速度的关系曲线,给出了阻尼力随电流、速度变化的计算公式。以某斜拉桥拉索的减振控制为背景,模拟了脉动风荷载作用下拉索的动力响应,并对安装磁流变阻尼器后的减振效果进行分析。结果表明:磁流变阻尼器性能稳定,疲劳次数能达到百万次以上;采用磁流变阻尼器能明显减小拉索的振动,提高拉索的使用寿命。     

双态控制下磁流变阻尼结构的弹塑性地震反应分析

首先介绍了磁流变体的力学特性 ,以及由它制成的磁流变阻尼器的构造与性能。通过对磁流变阻尼器性能试验的数据进行分析研究 ,导出了其力学模型———Bingham模型的有关参数公式。然后 ,在此模型下利用半主动双态控制算法 ,对磁流变阻尼结构在地震作用下的弹塑性动力反应进行了分析。分析和研究结果表明 ,利用磁流变阻尼器对结构进行半主动控制能产生良好的减震效果。     

新型抗冲击型黏滞阻尼器的力学性能研究

现有特大跨桥梁结构横向减震系统在体系转换过程中会产生巨大的冲击力和刚度突变,针对该问题,研发了一种新型抗冲击型黏滞阻尼器。通过落锤冲击试验,模拟剪力销剪断瞬间产生的冲击力,研究冲击力对阻尼器性能的影响。试验结果表明,研发的阻尼器为速度相关型阻尼器;在冲击力作用瞬间,装置的位移量非常小,具有较大的刚度,可保证结构体系的稳定转换;可根据实际工程的需求调整剪切间隙,满足不同阻尼力的需求。从计算流体力学角度,采用Fluent软件的六自由度运动模型结合动网格技术,能够很好地模拟阻尼器的力学性能。引入速度相关系数、间隙系数和调整系数,反映黏滞液的黏度、剪切间隙等因素对阻尼器力学性能的影响,提出了新型抗冲击型黏滞阻尼器的力学模型,用于指导阻尼器的初步设计。     

新型抗冲击型黏滞阻尼器的力学性能研究#br#

现有特大跨桥梁结构横向减震系统在体系转换过程中会产生巨大的冲击力和刚度突变，针对该问题，研发了一种新型抗冲击型黏滞阻尼器。通过落锤冲击试验，模拟剪力销剪断瞬间产生的冲击力，研究冲击力对阻尼器性能的影响。试验结果表明，研发的阻尼器为速度相关型阻尼器；在冲击力作用瞬间，装置的位移量非常小，具有较大的刚度，可保证结构体系的稳定转换；可根据实际工程的需求调整剪切间隙，满足不同阻尼力的需求。从计算流体力学角度，采用Fluent软件的六自由度运动模型结合动网格技术，能够很好地模拟阻尼器的力学性能。引入速度相关系数、间隙系数和调整系数，反映黏滞液的黏度、剪切间隙等因素对阻尼器力学性能的影响，提出了新型抗冲击型黏滞阻尼器的力学模型，用于指导阻尼器的初步设计。     

复合型铅粘弹性阻尼器的性能试验研究

介绍了复合型铅粘弹性阻尼器的原理、构造和特点,通过对两个阻尼器在不同工况下的性能试验．研究了阻尼器的性能,给出了复合型铅粘弹性阻尼器的恢复力模型和特征参数。研究结果表明：复合型铅粘弹性阻尼器具有良好的工作性能,在很小的剪切变形(约20％)下,阻尼器的性能具有椭圆形的粘弹性阻尼器特征,剪切变形大于20％后,阻尼器呈现出铅阻尼器的特征;阻尼器的恢复力模型可以用考虑强化的双线形模型来描述;阻尼器具有较大的变形能力和较好的耗能性能,在剪切变形幅值为50％～170％的情况下,其阻尼比在10％～26％之间变化,在单向剪切变形幅值达到250％的情况下,阻尼器中的粘弹性材料或连接未出现拉断或拉裂现象。     

逆变型MR阻尼器的设计及其磁路分析

逆变型MR阻尼器是一种通过在普通MR阻尼器中设置永磁体,以使得其在电源失效或无电源时仍能够在大阻尼状态工作的阻尼器。这种阻尼器能在一定程度上弥补普通MR阻尼器磁流变液长期处于零磁场状态而易于凝聚和沉降的不足,并通过设置励磁线圈来调节磁路气隙中磁场的大小,以使其阻尼可调,而且阻尼气隙中的磁场可以降为零,因而解决了普通MR阻尼器的剩磁问题。本文作者给出了逆变型MR阻尼器的设计方法,并设计了一个足尺的阀式MR阻尼器。数值模拟结果表明,通过在普通MR阻尼器磁路中设置永磁体,可以达到小电流大阻尼的逆变效果。     

磁流变阻尼器对斜拉索的振动控制

利用有限元软件建立了拉索振动控制系统的力学模型,对深圳湾公路大桥上的最长斜拉索和MR阻尼器组成的系统进行了动力分析。在振动控制系统中分别模拟了正弦简谐力作用下的谐波共振和参数共振这两种最危险的振动情况,研究了阻尼器的减振效果,并通过拉索位移幅值衰减率分析了各种参数对磁流变阻尼器振动控制效果的影响,从而得出最优减振方式。     

设置阻尼负刚度系统的高层隔震结构地震响应分析

基于预压弹簧的变形受力特点设计了一种附带阻尼的负刚度系统，该系统通过预压弹簧的斜向变形出力可实现负刚度性能，并采用黏滞阻尼器提供阻尼性能。根据上述思想设计组装了负刚度模型装置并进行静力试验研究，基于试验结果提出了考虑弹簧刚度、弹簧长度、弹簧预压缩量的负刚度系统的力学模型，并进一步建立了负刚度隔震系统的动力分析模型，提出了负刚度装置的最优参数选取方法，指出了最优负刚度配比的选取由隔震支座的阻尼比决定。将所提出的负刚度系统应用于某高层隔震结构中并进行了动力分析，结果表明，附加负刚度系统不仅能够减小高层建筑在地震作用下上部结构的加速度响应、层间变形，而且可有效控制隔震层的位移响应，实现了在罕遇地震作用下同时降低上部结构的加速度响应和隔震层位移响应的目标。     

Semiactive Control of Building Structures with Semiactive Tuned Mass Damper

Abstract:   This study proposed a new semiactive control device for building control. Semiactive tuned mass damper (STMD) combine a tradition tuned mass damper (TMD) and a semiactive damper. The property of semiactive damper can be adjusted online to produce the desired control force. In the present year, many types of semiactive dampers are proposed. In this study, the variable damping device and MR damper are used to illustrate the control effect of STMD. In addition, the control effect of the TMD and active tuned mass damper are also compared. The numerical simulation results show that the STMD can greatly improve the control efficiency of TMD.     

Neuro-Fuzzy Control of Railcar Vibrations Using Semiactive Dampers

Abstract:   This article describes a new approach to reducing vertical vibrations in a 70-ton railcar using a neuro-fuzzy controller and a magnetorheological (MR) damper. A semiactive control technique is developed for a two-degree-of-freedom quarter car model of the railcar that has an installed MR damper. A fuzzy controller in real time continuously updates damping properties of the device. The controller uses feedback acceleration of the freight mass to specify a voltage signal to the MR damper. Correlations between acceleration (controller input) and voltage applied to the MR damper (controller output) are developed using Neuro Fuzzy Controller (NEFCON). To assess effectiveness of the semiactive control scheme, responses of the railcar to various haul conditions are compared with those for uncontrolled and for passive operating conditions of the MR damper. Results indicate that semiactively controlled MR dampers can reduce vibrations to acceptable levels provided that sufficient force capacity can be supplied by the damper .     

粘弹性耗能材料的动态力学特性研究

介绍了粘弹性阻尼材料的动态力学性能,并进行了粘弹性阻尼材料动态特性的数学模拟研究,给出了拟合曲线,对阻尼材料的选取具有一定的指导意义。     

MR阻尼器对斜拉索被动控制的研究

由于斜拉索引入MR阻尼器后构成的系统具有非线性, 无法采用求解特征值的方法来评价MR阻尼器对斜拉索的减振效果。本文以全索全时段振动响应的均方根(RMS) 作为评价指标, 研究了MR阻尼器的最优型号与阻尼器安装位置、施加的电压、斜拉索基频(张力、索长、质量)、激励荷载(类型、频率、大小) 等各种因素的关系, 并与最优粘性油阻尼器进行了比较。最优的MR阻尼器被动控制效果与最优粘性油阻尼器被动控制效果相当; 制振频域比粘性油阻尼器宽广, 更能适应外界荷载多变的情况; 电压失效时也能提供较大的系统等效阻尼比。     

设置磁流变阻尼器的高层钢框架支撑体系的地震反应研究

磁流变(MR)阻尼器是一种性能十分优秀的减振装置,具有构造简单、调节驱动容易和反应迅速等优点,能有效减小工程结构的地震反应和风振反应,具有广阔的应用前景。本文研究了安装MR阻尼器的高层钢结构框架支撑体系的抗震性能。在介绍了MR阻尼器力学模型的基础上,推导了MR阻尼器-支撑框架系统的地震反应基本方程,并且采用了基于最优主动控制力的“开关-耗能”半主动控制策略对MR阻尼器实施控制。应用本文方法对一栋20层的高层钢结构进行了模拟计算,结果表明:安装了MR阻尼器的框架支撑体系的抗震性能明显优于纯框架支撑体系,是一种简单、方便和有效的减振系统。