一种颗粒阻尼装置的等效减振特性研究

颗粒阻尼是通过在有限封闭空间内填充颗粒,利用颗粒之间的碰撞摩擦等能量消耗作用进行减振的。由于颗粒材料振动响应的高度非线性,在理论上难以直接建立其减振力学机制表达。本文通过动力模型试验和数值模拟建立了一种等效阻尼模型来表征颗粒的耗能特性。首先设计了高精度激光振动位移检测试验平台,对颗粒阻尼结构模型的振动状态进行了位移时程测量,对比分析了不同颗粒阻尼装置的减振规律;在试验基础上,采用颗粒接触有限元模型对颗粒阻尼装置的工作过程进行了数值模拟,通过与试验结果比对验证数值模型及参数选取的有效性;最后将数值模型中的颗粒系统基于开尔文模型表达颗粒阻尼装置的减振效应。物理试验研究与数值模拟结果表明,不同颗粒材料和粒径的颗粒阻尼装置有不同的减振效果;参数合理的等效阻尼模型能有效表达颗粒阻尼装置的减振效果。     

工程结构的SMA超弹性减振技术及其应用研究

介绍了形状记忆合金 (SMA)超弹性减振技术的减振机理 ,研制一种性能良好的SMA超弹性阻尼器 ,介绍了其工作原理及性能测试试验结果。将该阻尼器安装在斜拉桥模型上 ,进行了斜拉桥模型振动试验。试验结果表明 ,该阻尼器的耗能效果明显 ,在工程结构振动控制方面具有比较好的应用前景     

颗粒阻尼器减振性能的振动台试验研究

为了明晰颗粒阻尼器的减振性能,以铝制框架结构为研究对象,设计制作了颗粒阻尼器。通过振动台试验,研究了结构在简谐波和地震波下的振动特性,分析了阻尼器中颗粒的大小、质量等参数对颗粒阻尼器减振效果的影响。结果表明:颗粒阻尼器能够降低结构在振动时的位移;采用不同质量和不同直径球体的颗粒阻尼器对结构减振的效果有所差异。在不规则波作用下,颗粒阻尼器减振效果良好,结构顶端位移和加速度均有明显下降。     

桥面激励下的斜拉索减振设计研究

针对已有的斜拉索减振模型不能合理分析桥面运动对斜拉索减振效果影响的现状,基于几何位移关系推导出适用于桥面运动的计及阻尼器耦合振动的斜拉索减振分析平衡方程,建立了合理的阻尼器参数设计理论模型,采用数值迭代算法对拉索—阻尼器系统的模态阻尼特性进行了数值分析。结果表明,由于桥面耦合作用的影响,阻尼器安装位置对系统模态阻尼的影响不再具有对称性,桥面运动条件下,拉索—阻尼器系统的模态阻尼比与拉索的倾角有关,系统的模态阻尼相同时,斜拉索的倾角越小,外部阻尼器参数越大。     

缓冲型冲击阻尼器减震机理的试验研究

文章通过振动台试验研究材料性能对缓冲型冲击阻尼器减震性能的影响,从材料层面揭示该类阻尼器的减震机理。试验选取7种缓冲材料,分别用于容器内壁以及颗粒外侧以形成缓冲容器和缓冲颗粒,提出“碰撞硬度”的概念,作为表征影响动量交换的指标。试验结果表明：碰撞硬度小的工况,动量交换较大,阻尼器的减震效果较好;恢复系数和减震效果之间没有明显的规律,原因在于其反映的是动量交换和能量耗散的耦合效应,而这两者存在此消彼涨的负相关关系。在实际工程中,建议使用较硬的颗粒和较软的容器内壁以形成更加高效的缓冲型冲击阻尼器。     

新型摩擦阻尼器的研究及其在建筑结构振动控制中的应用

探讨了一种新型耗能摩擦阻尼器的耗能原理及其在建筑结构振动控制中的应用。研究表明,该阻尼器除具有传统阻尼器的优点外,还克服了传统摩擦阻尼器只能提供恒定的摩擦力的缺点。同时,该阻尼器还可以利用振源信号进行反馈控制,因此增大了耗能能力,提高了减振效果。有限元仿真分析证明,该新型摩擦阻尼器应用在建筑结构上具有较好的减振效果。     

无轴黏滞阻尼器的性能试验及有限元分析

提出一种无轴黏滞阻尼器,其基本原理是通过油腔本身的变形驱使黏滞流体往返通过阻尼孔而耗散能量。通过性能试验和有限元分析,初步验证了该阻尼器的构造方案是可行的。基于结构振动控制Benchmark模型对该类型阻尼的减振性能进行研究,结果表明该类阻尼器具有很好的减振效果。     

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。     

#br# 颗粒阻尼器的研究进展及其在土木工程中的应用展望

介绍颗粒阻尼技术的概念及发展历史,简要分析颗粒阻尼器(particle damper, PD)在机械、航空及航天领域中的研究现状,着重探讨其在土木工程领域的适用性及发展方向。按照颗粒阻尼器在土木工程中的工程需求及适用性,依据在振动方向上颗粒与容器壁之间是否存在间隙,将颗粒阻尼器划分为堆积型和非堆积型两类。分别系统地阐述堆积型与非堆积型颗粒阻尼器减振机理及性能的理论分析、数值模拟和试验研究以及影响其性能的因素。同时经过对比分析可知在土木工程领域,非堆积型颗粒阻尼器的减振效果显著优于堆积型颗粒阻尼器的减振效果。最后,指出适用于土木工程结构减震的颗粒阻尼器目前理论模型、设计方法及实际应用中存在的一些问题及不足,并对其研究与发展方向提出建议。     

颗粒阻尼器的研究进展及其在土木工程中的应用展望

介绍颗粒阻尼技术的概念及发展历史,简要分析颗粒阻尼器(particle damper, PD)在机械、航空及航天领域中的研究现状,着重探讨其在土木工程领域的适用性及发展方向。按照颗粒阻尼器在土木工程中的工程需求及适用性,依据在振动方向上颗粒与容器壁之间是否存在间隙,将颗粒阻尼器划分为堆积型和非堆积型两类。分别系统地阐述堆积型与非堆积型颗粒阻尼器减振机理及性能的理论分析、数值模拟和试验研究以及影响其性能的因素。同时经过对比分析可知在土木工程领域,非堆积型颗粒阻尼器的减振效果显著优于堆积型颗粒阻尼器的减振效果。最后,指出适用于土木工程结构减震的颗粒阻尼器目前理论模型、设计方法及实际应用中存在的一些问题及不足,并对其研究与发展方向提出建议。     

采用颗粒调谐质量阻尼器的钢框架结构振动台试验研究

通过附加和不附加颗粒调谐质量阻尼器的5层钢框架振动台试验,研究其在实际地震波以及上海人工波激励下的减震效果。通过调整不同悬挂长度（频率比）、质量比、颗粒到阻尼器壁净距等参数,分析阻尼器参数对其减震效果的影响。试验结果表明：不同地震作用下该类阻尼器均能达到较好的减震效果,其中上海人工波的减震效果最好;对于多层钢框架结构,阻尼器能够有效控制第1振型的振动,但是对于高阶振型的控制作用无法保证;当阻尼器频率与主体结构基频相同时,能够达到最优减震效果,而当二者频率不同时,依然有一定的减震效果,说明其具有一定的鲁棒性;在合适的质量比（0.66%）下,阻尼器能够达到最佳减震效果;当颗粒到容器内壁净距为1.6D~3.6D时,可使阻尼器响应最小,且减震效果较好。     

Experimental parametric study on wind‐induced vibration control of particle tuned mass damper on a benchmark high‐rise building

A particle tuned mass damper system is an integration of tuned mass damper and particle damper. The damping performance of such device is investigated by an aero‐elastic wind tunnel test on a benchmark high‐rise building. The robustness of the system is studied by comparing the damping performance to that of a traditional tuned mass damper, and the results show that the damper has excellent and steady wind‐induced vibration control effects. Meanwhile, the parameters (filling ratio, mass ratio, and mass ratio of the container to particles), which have great influence on the vibration reduction performance of the system, are also analyzed, and it is found that the particles filling ratio plays the most important role in deciding the damping effects of the dampers. There exists an optimum filling ratio and mass ratios in which the damper can reach the best damping state. Proper parameter selections can greatly improve the damping performance.     

黏滞耗能减震结构能量反应分析的基础研究

地震对结构的作用是一种能量的传递、转化与消耗过程,而减轻或控制地震反应的基本原则主要是以适当的方式耗散地震输入的能量,因此能量的输入、转化和吸收(耗散)成为地震反应的基本特征。本文采用速度型黏滞阻尼器,利用有限元分析程序,综合考虑地震动三要素(峰值、频谱、持时)、结构自身动力特性(阻尼比、自振周期)和黏滞阻尼器参数(速度指数、阻尼系数)等因素,对钢筋混凝土耗能减震结构进行了地震动总输入能受各种因素影响的变化规律的弹塑性时程分析;探讨了黏滞阻尼器速度指数的取值范围,取得了一些有意义的研究结果,为减震结构地震反应的能量分析方法走向实用化提供了基础性资料。     

基于弯曲错动的耗能阻尼片机理分析与试验研究

以广州合景大厦顶部玻璃幕墙减振设计为工程背景设计了新型夹层钢板橡胶耗能阻尼片。探讨了靠弯曲错动耗能的粘弹性阻尼片的工作机理,建立了耗能阻尼片设计与ANSYS软件计算的接口。利用几何关系、物理关系等建立阻尼理论的Kelvin-Voigt模型,通过机理分析得出等效阻尼力。选择了3组典型试件进行同工况动力试验,验证和分析了等效阻尼力模型。所提出的理论模型能够提供任意尺寸和任意布置的耗能阻尼片适用ANSYS计算的阻尼单元,可直接用于结构减振控制时程分析计算。理论计算、同工况动力试验以及ANSYS软件计算所表现出的结果具有较好的一致性,说明理论分析可以用于一般工程的耗能阻尼片设计。     

采用粘滞流体阻尼器的工程结构减振设计研究

本文在对不同结构构造的粘滞流体阻尼器的耗能原理进行分析研究的基础上,研制了一种性能良好的阻尼器──双出杆型粘滞流体阻尼器(专利号ZL00219648.4)。试验研究表明,研制的流体阻尼器是一种无刚度的速度相关型阻尼器,阻尼器的阻尼力与活塞的运动速度近似呈线性关系。介绍了工程结构采用粘滞流体阻尼器的减振设计原理,对一栋框架结构建筑进行了减振计算。计算表明,流体阻尼器可有效地降低结构的振动反应,是一种性能良好的消能减振装置。     

Application of coupled multi-body dynamics–discrete element method for optimization of particle damper for cable vibration attenuation

With the application of the particle damping technology to cable vibration attenuation, the rootless cable damper overcomes the limit in installation height of existing dampers. Damping is achieved through energy dissipation by collisions and friction. In this paper, a coupled multi-body dynamics–discrete element method is proposed to simulate the damping of the damper–cable system under a harmonic excitation. The analyses are done by combining the discrete element method in EDEM and multi-body dynamics in ADAMS. The simulation results demonstrate the damping efficiency of rootless particle damper under different excitations and reveal the influence of the design parameters on its performance, including the filling ratio, particle size, coefficient of restitution, and coefficient of friction.     

对称双塔连体结构采用粘滞流体阻尼器的消能减震分析

根据双轴对称双塔连体结构在水平地震作用下的受力和变形特点,在连体位置设置斜向粘滞流体阻尼器对结构进行消能减震。分析了结构各种响应随阻尼系数的变化情况,结果表明存在一个最优的阻尼系数使得结构的响应取得最小值。在对阻尼系数进行优化的基础上,详细研究了结构在小震和大震下的减震效果,计算表明,在采用最优阻尼系数的条件下,结构的最大层间剪力、层间相对位移和楼层位移等各指标都有较好的减震效果。但在大震作用下,由于结构进入塑性后本身的阻尼比增加了,阻尼器的耗能比例相对降低,其减震效果没有小震时明显。