两级串联式动力吸振器的参数设计

针对在主系统上附加两级串联式动力吸振器后构成的三自由度系统,通过求解其振幅放大率表达式,分析系统是否在某种条件下存在定点,结果表明当吸振器阻尼均存在时,不存在定点,故无法用定点理论对吸振器参数进行优化。通过编写计算程序对吸振器的各个参数进行数值优化,使主系统振幅放大率曲线的三个峰值点几乎等高,得到大量算例,并对其进行曲线拟合得出实用近似最优关系式,使设计效率提高。优化后,通过与不同型式的动力吸振器进行比较,发现两级串联式动力吸振器的吸振效果更好。     

船舶推进轴系纵振动力吸振器设计及参数影响规律研究

摘要：本文提出一种并联安装在船舶轴系上的纵振动力吸振器的设计方法,其中船舶轴系与动力吸振器构成主从系统,实现振动能量在主系统上发生转移,实现抑制主系统共振的目的。首先对船舶轴系的纵向振动进行固有频率和模态分析,其次采用模态截取和模态综合法建立了考虑船舶轴系作为弹性连续体情况下的轴系-动力吸振器混合动力学系统模型,最后给出从螺旋桨激励力传递到推力轴承基座端的动力放大系数解析式,并对动力吸振器的设计参数影响规律进行研究,为减小船舶轴系纵向振动的动力吸振器设计提供了理论依据。     

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。     

考虑声振耦合的平板结构声振特性优化研究

研究多个动力吸振器优化结构的声振特性。根据Hamilton变分原理建立多个动力吸振器—平板—介质系统的声振耦合动力学方程,给出简支边界条件下耦合方程的解;以吸振器的质量、刚度、阻尼和位置为设计变量,以平板结构表面平均振速级和辐射声功率级为优化目标,采用遗传算法进行优化研究。研究表明:在一定频段内,单个动力吸振器能够降低优化目标10 d B左右,采用多个动力吸振器能够控制结构较宽频带的噪声;对于水下结构,可采用两个动力吸振器进行优化,但不能将空气中吸振器的优化结果直接用于水下结构。研究结果可为动力吸振器的减振降噪设计提供理论依据。     

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     

用于平板结构的动力吸振器参数优化设计

多重动力吸振器用于连续体主振系统减振时,其参数需要经过优化设计才能获得最优的减振效果,目前,参数优化设计方法还有待完善。研究平板结构动力吸振器减振参数优化设计方法,将平板-多重动力吸振器系统运动方程化简,推导得到优化的目标函数——动力放大系数函数,采用一种基于偏导数的优化方法得到多重动力吸振器的最优设计参数。通过数值计算和仿真分析验证所设计吸振器的有效性。结果表明,吸振器对平板振动有明显抑制效果,且在振子总质量比相等的条件下,振子数越多,吸振器的减振效果越好,减振频带越宽。     

新型欧拉屈曲梁非线性动力吸振器的实现及抑振特性研究

将欧拉屈曲梁和线性弹簧并联使用,构建非线性动力吸振器。建立了安装欧拉屈曲梁非线性动力吸振器的系统动力学模型。利用谐波平衡法推导了主从振系的频响方程组。利用四阶龙格-库塔法对比计算了在瞬态激励和多频稳态激励条件下,未安装吸振器、安装线性和非线性吸振器时主振系在时间域和频率域的响应特性。在此基础上,开展欧拉屈曲梁的初始挠度、初始倾角和阻尼系数对其振动抑制性能的影响分析。结果表明:所提欧拉屈曲梁设计参数成功构建了非线性动力吸振器;与安装线性吸振器前后的主振系响应相比,对主振系的抑振效果明显;欧拉屈曲梁初始挠度和阻尼系数存在最优值;初始倾角增大可增强非线性动力吸振器的振动抑制能力。     

广义变式惯容动力吸振器的H_(∞)和H_(2)解析优化EI北大核心CSCD

为使动力吸振器(dynamic vibration absorber,DVA)在连接限制的条件下充分发挥振动控制性能,研究了可连接在主振动系统任意位置的广义变式惯容动力吸振器的参数优化及其控制效果。基于虚功原理,在广义单自由度的主振动系统上,建立了适用于多种惯容动力吸振器的运动微分方程以及七参数通用频响函数。在此基础上,基于固定点理论推导得到了上述动力吸振器的H_(∞)优化解析解。并通过滤波理论得到了白噪声力和基础激励下的动力响应解析解,基于大量参数分析结果,拟合得到了H_(2)优化的简化计算经验公式。经高耸烟囱结构的风致振动和地震响应控制算例验证,采用提出的经验公式对随机激励下的一阶振动主导的结构进行振动控制优化设计,最优控制比误差在2%以内,具有良好的工程适用性。该文章的分析结果可为广义变式惯容动力吸振器的工程设计提供理论依据,分析流程也可为其他类型动力吸振器的振动控制优化研究提供参考。     

多孔流体阻尼式动力吸振器的动力学建模及实验研究

针对振动敏感型通信器件的低频减振问题,研究一种多孔流体阻尼式动力吸振器。通过建立吸振器动力学模型,确定动力吸振器刚度和阻尼的最优参数,分析阻尼孔参数对沿程阻尼力和局部阻尼力的影响规律,给出吸振器阻尼的设计方法。在介质分别为水和硅油的情况下,对动力吸振器减振性能进行实验验证,结果显示动力吸振器的吸振频率在1.6 Hz~2 Hz之间,随流体粘度增加,减振效果降低。主振质量吸振后的振动传递率最大可衰减53%左右,表明多孔流体阻尼动力吸振器对于低频振动有较好的抑制效果。     

基于智能算法的动力吸振器多参数优化研究

动力吸振器在改善系统振动与噪声方面应用广泛,优化动力吸振器的参数是提高动力吸振器性能的关键。设计动力吸振器多参数优化目标函数,研究人群搜索算法在动力吸振器参数优化中的应用,并运用人群搜索算法、遗传算法和粒子群算法进行仿真计算,对比三种算法对动力吸振器进行参数优化时的稳定性、计算速度、计算精度。结果表明,所设计的基于人群搜索算法的优化方法具有较好的稳定性及计算精度,但计算速度稍慢于另外两种算法。工程实例证明,基于人群搜索算法优化后的动力吸振器对于改善汽车部件共振、降低车内噪声具有良好效果。     

调液阻尼器对偏心结构扭转耦联振动控制的研究

该文利用调液阻尼器来控制偏心结构在地震作用下的扭转耦联振动。首先建立起控制体系的运动方程及时域内的求解方法。以一个8层偏心钢结构为算例,在结构顶层沿两个主轴方向正交放置两个调液柱型阻尼器,并在结构质心处安放一个环形调液阻尼器。基于该文给出的优化目标函数和遗传优化算法,对调液阻尼器的参数进行优化设计。最后对结构输入不同场地类型的地震波,在时域内分析调液阻尼器对结构扭转耦联振动的减振作用。分析结果表明:合理设计调液阻尼器的有关参数,能使其有效控制结构的平-扭耦联振动。     

覆冰多分裂导线三种TMD防舞效果对比研究

在风洞试验验证的覆冰导线三自由度运动方程基础上建立了竖向、扭转向和竖扭耦合调谐质量阻尼器和导线系统的运动方程。提出采用扭转向和竖扭耦合的调谐质量阻尼器进行舞动防治,并与竖向调谐质量阻尼器进行对比。根据李雅普诺夫第一稳定定理计算导线-阻尼器系统起舞风速,采用Newmark-β法求解运动方程验证起舞风速的正确性。计算了D形覆冰6分裂导线全攻角舞动幅值,以舞动幅值最大的170°风攻角为目标风攻角,以提高目标风攻角起舞风速为优化目标,对三种调谐质量阻尼器进行参数优化,并对比研究了不同风攻角下三种阻尼器在最优参数下对于导线起舞风速提高的效果。研究表明:竖向调谐质量阻尼器在覆冰侧迎风的5°～20°风攻角下降低了起舞风速;扭转向调谐质量阻尼器使得覆冰侧迎风的0°～40°风攻角的导线起舞风速提高至10 m/s以上;竖扭耦合的调谐质量阻尼器较另外两种形式的调谐质量阻尼器具有更好的提高起舞风速的效果。     

TMD和ATMD组合系统对施工状态斜拉桥的风振减振研究

该文研究分布式TMD（tuned mass dampers）和ATMD（active tuned mass dampers）对斜拉桥抖振响应竖向减振的优化设计和减振效果,采用H∞控制理论设计分布式TMD和ATMD,并通过对竖向减振效果的评价实现控制方案优化。以处于施工状态的南京长江三桥为例,考虑自激力对气动刚度和阻尼的...     

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。     

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。     

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。     

Robust design of tuned mass dampers installed on multi-degree-of-freedom structures subjected to seismic action

This study deals with robust optimum design of tuned mass dampers installed on multi-degree-of-freedom systems subjected to stochastic seismic actions, assuming the structural and seismic model parameters to be uncertain. A new global performance index for evaluating the efficiency of protection systems is proposed, as an alternative to commonly used local performance indices such as the maximum interstorey drift. The latter can be considered a good estimator of seismic damage, but it does not measure the whole structural integrity. The direct perturbation method based on first order approximation is adopted to evaluate the effects of uncertainties on the response. The robust design is formulated as a multi-objective optimization problem, in which both the mean and the standard deviation of the performance index are simultaneously minimized. A comparison of the effectiveness and robustness of tuned mass dampers designed using local or global performance indices is carried out, considering different levels of uncertainty.     

新型组合式道床系统低频振动控制研究

针对组合式道床系统道床板低频域振动增大的现象,基于被动式阻尼吸振原理设计道床板上阻尼减振器,根据车辆-轨道耦合动力学理论建立有限元模型,对比分析普通道床及安装阻尼减振器前后组合道床系统的振动特性,研究结果表明:由于普通道床轨道结构与地面基础刚性连接,普通道床道床板的振动加速度级要低于组合道床道床板的振动加速度级,但道床板与基础之间没有隔振措施,使得普通道床地基的振动水平明显高于组合道床地基的振动水平;在20 Hz~40 Hz,组合式道床系统安装道床板阻尼减振器可有效降低道床板的振动加速度级;且随着质量比增大,减振效果逐渐增强,当质量比为0.3时,最大插入损失可达15 d B。     

两种桥梁振动控制方法的对比分析

介绍了两种多重调谐质量阻尼器（MTMD）的参数优化公式，并采用两种方法对车桥耦合振动中桥梁的竖向振动进行了控制。算例表明：其方法比现有的方法参数优化简单、减振率高，且方法中TMD参数相同，更便于设计生产。因此应采用该方法对桥梁竖向振动进行控制。     

Simultaneous optimization of force and placement of friction dampers under seismic loading

It is known that the use of passive energy-dissipation devices, such as friction dampers, reduces considerably the dynamic response of a structure subjected to earthquake ground motions. Nevertheless, the parameters of each damper and the best placement of these devices remain difficult to determine. Some articles on optimum design of tuned mass dampers and viscous dampers have been published; however, there is a lack of studies on optimization of friction dampers. The main contribution of this article is to propose a methodology to simultaneously optimize the location of friction dampers and their friction forces in structures subjected to seismic loading, to achieve a desired level of reduction in the response. For this purpose, the recently developed backtracking search optimization algorithm (BSA) is employed, which can deal with optimization problems involving mixed discrete and continuous variables. For illustration purposes, two different structures are presented. The first is a six-storey shear building and the second is a transmission line tower. In both cases, the forces and positions of friction dampers are the design variables, while the objective functions are to minimize the interstorey drift for the first case and to minimize the maximum displacement at the top of the tower for the second example. The results show that the proposed method was able to reduce the interstorey drift of the shear building by more than 65% and the maximum displacement at the top of the tower by approximately 55%, with only three friction dampers. The proposed methodology is quite general and it could be recommended as an effective tool for optimum design of friction dampers for structural response control. Thus, this article shows that friction dampers can be designed in a safe and economic way.