基于任意整数的多重调谐质量阻尼器

由于中心自振频率的设置,至今研究的多重调谐质量阻尼器器(MTMD)都是由奇数个调谐质量阻尼器 (TMD)所组成。放弃中心自振频率的设置,提出了基于任意整数的多重调谐质量阻尼器。多重调谐质量阻尼器可由任意奇数个或偶数个调谐质量阻尼器组成。使用建立的结构MTMD系统传递函数,定义了结构和MTMD的动力放大系数(DMF)。MTMD最优参数和有效性的评价准则于是可定义为结构最大动力放大系数的最小值的最小化(MIN．MIN． MAX．DMF)。而MTMD冲程的评价准则定义为MTMD中每个TMD最大动力放大系数的最大值。根据定义的评价准则,评价了基于任意整数MTMD的控制性能(包括MTMD的冲程评价)。     

多重调谐质量阻尼器控制性能对结构阻尼的敏感性评价

基于设置多重调谐质量阻尼器(MTMD)结构和MTMD的传递函数，定义了结构和MTMD的动力放大系数。于是分别定义了MTMD的最优参数、有效性和冲程的评价准则。基于定义的评价准则，研究了结构阻尼比对MTMD性能的影响。数值结果表明，结构的阻尼比对MTMD的性能会产生影响。     

模块化建筑阵列多调谐质量阻尼系统的实现与减震研究

基于建筑模块化和悬挂楼板减震的原理提出了悬挂楼板模块体系(modularized suspended floors system, MSFS)。利用楼板作为质量块,组成分布阵列式多调谐质量阻尼器(distributed array multiple tuned mass dampers, d-array-MTMDs)系统。通过输入32条远场和近场地震动记录进行时程分析,对平均调谐频率比η、调谐频带宽度系数β、调谐阻尼比ζ_T、TMD数量n以及主结构层数N,共5个参数展开研究。结果表明：d-array-MTMDs的减震效果优于普通MTMDs系统;ζ_T对系统减震性能影响较小,当η为0.7～1.0、β为2.0时,系统具有更好的减震效果;当n大于某阈值时,系统的减震效果趋于稳定,阈值与η线性正相关,与ζ_T非线性负相关。随着模块建筑层数的增加,系统也能维持较好的减震效果。     

基于惯容系统位置的调谐质量阻尼器的振动控制研究

为研究惯容系统位置对调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)减振性能的影响，首先基于动力学原理，采用定点理论对惯质调谐质量阻尼器(TMD-inerter, TMDI)进行参数优化，得到最优频率比和最优阻尼比解析解；其次讨论了频率比及阻尼比对结构振动特性的影响；最后对TMDI鲁棒性进行研究。结果表明：惯容系统连接位置对阻尼器吸振能力影响显著，与传统TMD和非接地TMDI相比，接地TMDI使主结构动力放大系数分别减小约8.4%、16.5%;接地TMDI调频宽度相比传统TMD提高约6%;在阻尼摄动范围内，接地TMDI减振系统动力放大系数增幅约1.5倍；接地TMDI具有更良好的鲁棒性，可为设计新型TMDI模型提供理论参考。     

MTMD-耗能框架填充墙减震数值分析

在多功能围护墙减震结构体系中,围护墙作为一个质量调谐减震阻尼器（TMD）中的质量块,可以克服传统框架结构在动力荷载作用下不能持久耗能的缺点。为了研究新型围护墙减震结构的减震性能,使MTMD减震技术更好的应用于结构设计,结合MTMD体系的减震原理、参数优化设计方法,对MTMD-钢框架结构系统的减震装置参数进行分析;应用SAP2000数值分析软件对结构的振动特性进行计算;采用时程分析法分别对普通钢框架、MTMD减震钢框架的地震反应进行对比分析。计算结果表明：基于多功能围护墙减震结构体系的MTMD钢框架具有显著的减震效果。模态分析得出各阶振动周期相应增大2-3倍;从时程分析结果来看,能够有效地减小结构地震反应峰值,减震效果一般在5%-40%之间。为MTMD在结构抗震方面的设计提供理论依据     

弹簧摆碰撞调谐质量阻尼器减震性能优化研究

为了提高弹簧摆碰撞调谐质量阻尼器(spring pendulum pounding tuned mass damper, SPPTMD)的减震性能，采用粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)对其关键参数进行了优化。推导了SPPTMD减震系统的运动方程，同时建立了系统的仿真分析模型。选取阻尼器频率比、内共振系数和碰撞间隙为优化变量，以结构峰值响应最小为优化目标，编制了SPPTMD优化程序。对比了优化前后SPPTMD在不同场地上12条地震动作用下的减震效果。研究结果表明：SPPTMD的最优参数与场地类别相关；优化后阻尼器的减震性能有明显提高，其中，Ⅳ类场地优化效果最好。     

大跨度悬索桥吊索风致振动多重调谐阻尼减振技术研究

为了控制大跨度悬索桥的吊索风致振动，提出了基于多重调谐质量阻尼器(multiple tuned mass dampers, MTMD)的阻尼减振技术方案，并通过理论分析进行参数优化和设计。研究南沙大桥两座主航道悬索桥吊索实际风致振动响应，分析其频谱特征和振动特性，确定振动控制的目标；建立吊索-MTMD分析模型，优化适用于吊索多模态控制的MTMD阻尼比、频率分布、安装位置、模态参与系数等参数，结果表明：不同于单一频率控制时的优化理论，用于吊索多模态控制的MTMD阻尼比提高为10%,扩展其振动控制的频率范围；通过考虑振型参与系数，优选4个分布主频：13.5 Hz和18.0 Hz安装在位置比为2.9%处，6.5 Hz和9.5 Hz安装在位置比为6.5%处，实现对吊索5～20 Hz风致振动的多模态控制；不同吊索在索力、型号和受控频率范围内，MTMD的设计参数可以采取统一设计方案。     

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。     

双向水平及扭转调谐质量阻尼器及其减震控制研究

调谐质量阻尼器可以减小地震作用下的结构动力响应,但传统的调谐质量阻尼器在控制结构平移-扭转耦联多维振动方面存在不足。本文提出由调谐质量块、扭转质量块及扭转杠杆等组成的双向水平及扭转调谐质量阻尼器,利用其自身的平移和转动可以实现对结构水平及扭转振动控制。根据该多维调谐质量阻尼器的运动机理,建立了考虑偏心扭转效应的结构减震体系控制运动方程。以一装有多维调谐质量阻尼器的偏心结构为算例,对结构在地震作用下的扭转耦联减震性能进行研究,并对多维调谐质量阻尼器与传统单向调谐质量阻尼器的减震效果进行了对比分析。结果表明：合理布置的多维调谐质量阻尼器能有效降低结构在水平两向及扭转方向的振动,其减震明显优于传统的单向调谐质量阻尼器。     

基于参数组合和加速度传递函数的最优MTMD研究

多重调谐质量阻尼器（MTMD）是由许多频率成线性分布的调谐质量阻尼器组成。可能的系统参数组合形成5种MTMD,即MTMD－1－MTMD－5。基于具有一般MTMD时结构的加速度传递函数,建立了MTMD－1－MTMD－5加速度动力放大系数（ADMF）的统一模式。利用ADMF和数值搜寻技术对MTMD－1－MTMD－5进行了参数研究。参数包括：频率间隔、阻尼比、调谐频率比和总数。为了比较亦给出了TMD的数值结果。大量的数值比较表明：在工程应用中,应优先选择MTMD－1。     

电磁调谐双质阻尼器的H2参数优化及对结构减震分析

该文在利用电磁阻尼单元代替经典型调谐质量阻尼器中的粘性阻尼单元的基础上,引入惯质单元,形成一种新型的具有结构减振和能量收集双重功能的电磁调谐双质阻尼器(electromagnetic tuned mass-inerter damper,EM-TMID)。依据达朗伯定理,建立EM-TMID与单自由度结构耦合结构受地震作用时的动力学模型。然后基于H2优化理论,即以主结构位移均方根值最小为目标函数,对EM-TMID进行参数优化,得到EM-TMID的结构频率比、电磁阻尼比和机电耦合系数的最优解析式。最后通过频域和时域两种仿真方法数值仿真分析了EM-TMID对结构的减震和能量收集的双重性能。结果表明,在频域分析中,EM-TMID的主结构位移峰值和频响面积均优于经典TMD、EM-TMD和TMDI。在时域分析中,EM-TMID对结构位移、加速度的峰值和均方根值的减震性能均优于经典TMD,同时能够进行能量收集。     

一种组合型质量阻尼器的振动台试验研究

基于液体调谐和颗粒碰撞协同减振的原理,提出一种组合型质量阻尼器,并对其开展振动台试验的初步研究。对比考察某单自由度结构不附加、附加组合型质量阻尼器、附加传统质量阻尼器和附加传统液体阻尼器在三种不同地震波激励下的动力响应,验证组合型质量阻尼器的减振工作性能。试验研究表明:无论是从峰值加速度衰减率,还是均方根加速度衰减率来看,新型组合型质量阻尼器的减振性能基本优于传统质量阻尼器;传统阻尼器的减震效果更易受激励地震波特性的影响;组合型质量阻尼器在全频带内均有减震效果,低频内减震效果更佳;且其减震效果对地震波幅值变化不敏感,系统鲁棒性较好。     

结构的多重双重调谐质量阻尼器控制策略

提出多重双重调谐质量阻尼器（MDTMD）控制策略。MDTMD由任意奇数或偶数的双重调谐质量阻尼器（DTMD）组成。MDTMD参数组合形成十种MDTMD模型即MDTMD（I-1）-MDTMD（I-5）模型和MDTMD（II-1）-MDTMD（II-5）模型。利用定义的优化准则，评价了MDTMD（I-1）的控制性能。数值结果表明MDTMD（I-1）比DTMD和基于任意整数多重调谐质量阻尼器（MTMD）和基于奇数MTMD具有更好的有效性和鲁棒性。但MDTMD冲程大于DTMD冲程；MDTMD小TMD冲程大于MTMD冲程。     

随机激励下带滞变阻尼的调谐质量阻尼器减振性能研究

近年来，阻尼力与位移呈线性关系的新型调谐质量阻尼器(Tuned mass damper, TMD)相继出现，其参数分析优化原理大部分属于动力数值分析缺乏理论参数优化指导。该文对白噪声作用下具有上述特性的TMD，即滞变阻尼调谐质量阻尼器(Hysteretic damping tuned mass damper, HD-TMD)进行减振优化研究。总结了HD-TMD的力学机理并推导出相应的结构-HD-TMD系统运动方程；提出适用于HD-TMD的H₂优化和性能平衡设计，并通过数值拟合技术得到了最优参数公式和基于容忍度的性能平衡设计流程；以真实可用的变摩擦摆式调谐质量阻尼器(VFP-TMD)为HD-TMD的实际算例，检验所提出的优化方法对风振激励的减振性能影响。结果表明：H₂优化和性能平衡设计下的HD-TMD可以提供略优于传统黏滞阻尼TMD的控制效果。H₂优化的最优参数能使HD-TMD发挥最大的潜能从而实现最好的减振率，但面临VFP-TMD行程过大导致的摆动非线性问题。性能平衡设计下的最优参数可以控制VFP-TMD行程在线性范围内...     

步行荷载下大跨楼盖MTMD控制参数优化方法研究

采用多重调谐质量阻尼器(MTMD)来控制大跨楼盖由于行人引起的竖向振动,已被工程实践证明为一种行之有效的减振方法。然而由于步行荷载的时空复杂性,采用有限元时程分析方法进行MTMD最优参数设计时的计算成本过高,甚至难以实现。为此,提出一种步行荷载下大跨楼盖-MTMD参数优化的混合算法,利用有限元获得楼盖模态后再由振型分解法计算移动步行荷载引起的结构响应,进一步结合遗传算法,研究考虑结构动力特性变化的MTMD参数优化问题。最后,以某体外预应力楼盖为例进行了MTMD频率和阻尼比的优化设计,讨论了楼盖固有频率和阻尼比变化对减振效率的影响,对比了考虑与不考虑结构特征改变的MTMD参数优化结果。结果表明,所建议的混合算法可显著提升计算效率并获得优化的控制参数,可用于同类大跨楼盖MTMD控制参数设计问题。     

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。     

基于系统参数组合多重调谐质量阻尼器减震模型冲程的评价

多重调谐质量阻尼器（MTMD）是由多个固有频率成线性分布的调谐质量阻尼器（TMD）组成。可能的MTMD系统参数组合形成5种MTMD即MTMD-1-MTMD-5。基于建立的MTMD-1-MTMD-5结构系统传递函数和动力放大系数（DMF），定义了求解MTMD-1-MTMD-5最优参数的优化准则。利用求得的MTMD-1-MTMD-5最优频率间隔、阻尼比和调谐频率比，评价了MTMD-1-MTMD-5的冲程情况。     

新型装配墙式质量调谐阻尼器抗震性能研究EI北大核心CSCD

调谐质量阻尼器(tuner mass damper,TMD)是现阶段公认有效的结构振动控制设施,但传统TMD存在占用建筑大量使用空间、增加建造成本、构配件不可更换的问题。该研究设计了一种装配墙式调谐器阻尼器(wall-tuned mass damper,WTMD),该墙体可充分利用传统墙体质量,节约使用空间,装配式的构造可实现TMD参数的调节和配件的及时更换。为了使减震TMD墙具有更好的减震性能,建立了TMD结构耦合运动方程,分析得到其理论参数最优值,并通过对比无控结构和墙式TMD结构的传递函数,对理论减震性能进行验证,最后进行振动台试验进一步验证其减震效果。结果表明,装有新型装配墙式减震TMD的受控结构,自振频率较无控结构有所降低,延长了结构振动周期。减震TMD墙体具有较好的减震作用,且随着加速度峰值增加,减震效果越发明显。     

基于拓扑布置的超高层建筑TTMDI风致振动控制EI北大核心CSCD

为解决超高层建筑在强风作用下遭受涡旋脱落的影响可能会出现大幅振动问题,提出将高性能串并联调谐质量阻尼器惯容器(tuned tandem mass dampers-inerters,TTMDI)系统用于超高层建筑横向风致振动控制。在频域内,推导出超高层建筑-TTMDI系统的峰值响应公式,进而定义优化准则,并采用模式搜索法进行控制装置参数寻优。以某超高层建筑为例,考虑TTMDI系统的不同拓扑形式和总惯容质量比,分别从其控制有效性、刚度和阻尼系数、冲程、惯性力和鲁棒性方面,对TTMDI性能进行评估,并与调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD),串并联调谐质量阻尼器(tuned tandem mass dampers,TTMD)和调谐质量阻尼惯容器(tuned mass damper-inerter,TMDI)进行比较。数值结果表明:TTMDI具有更好的风致振动控制有效性和鲁棒性;此外,当拓扑或总惯容质量比增大到一定程度时,TTMDI只需要一个连接阻尼;而且,TTMDI系统对总阻尼的需求不到TMDI系统的一半,更易于实现。     

基于性能的调谐冲击阻尼器优化设计研究

基于一个20层非线性benchmark结构,研究了优化设计的调谐冲击阻尼器(TID)系统的减震效果以及相对于传统设计的优越性。首先采用参数识别算法得到原有限元模型的降阶模型,然后基于该降阶模型,提出了基于性能的优化设计方法对TID系统的参数进行优化设计,最后分析原有限元模型附加优化的TID系统的减震效果。研究结果表明:经过优化设计的TID系统减震率相比传统设计提高了约50%;同时塑性铰数量从无控结构的86个减少到62个,而对于传统设计,塑性铰的数量不变,只是在楼层的分布发生改变。相比传统的阻尼器参数设计方法,基于性能的TID系统优化设计不仅能降低主体结构的位移和层间位移角,而且能减少非线性结构的塑性铰数量和塑性耗能,进而减少结构在大震下的损伤。