缓冲型颗粒阻尼器减振控制的试验研究

颗粒阻尼的概念被广泛应用在机械和航空领域,尤其是为处于极端状态下(比如极端温度或者真空等)的结构,提供阻尼以减小主体结构的振动,但其在土木工程的应用还处在起步阶段。缓冲型颗粒阻尼器是对传统刚性内壁颗粒阻尼器的一种改进。通过三层钢框架附加缓冲型颗粒阻尼器的自由振动,稳态随机激励以及实际地震波输入下的振动台试验,考察了该装置对建筑结构的减振控制效果。试验研究表明:缓冲型颗粒阻尼器在合适的质量比下,能够达到最佳减振效果;对于各种动力作用,阻尼器都能达到减振的目的,其中对稳态随机激励的减振效果最好;对于多自由度结构,能够有效控制第一振型的振动,但是对高阶振型的控制作用无法保证。     

颗粒阻尼器减震控制的试验研究

颗粒阻尼器是广泛应用在机械工程和航空航天领域的有效的减振控制装置,但其在土木工程中的应用还处在起步阶段。通过三层钢框架附加颗粒阻尼器的振动台试验,考察了该装置对建筑结构的减震控制效果。试验研究表明:附加很小质量比(2.25%)的颗粒阻尼器能够减小主体结构的响应,尤其是均方根位移响应,但是其减震性能受到输入激励特性的影响,也和主体结构的振动幅度有关。颗粒阻尼器在颗粒流的运动形式下能够取得较好的控制效果。     

高层工业煤气厂房在多重调谐质量阻尼器与黏滞流体阻尼器共同作用下的地震控制效果分析

高层工业煤气厂房在地震作用下振动较为剧烈,故对其在不同地震作用下的振动控制,也成为了当下研究的重点。通过运用ANSYS有限元软件构建了三维高层工业煤气厂房有限元模型。模态分析显示,结构扭转模态出现较早。施加减振措施时,不但对弯曲振动还要对扭转振动加以控制,故对其层间位移、顶层位移加速度及角加速度进行振动控制分析。为此,在结构上分别加设钢支撑、多重调谐质量阻尼器(MTMD)、黏滞流体阻尼器及MTMD与黏滞流体阻尼器混合单元后,施加地震作用,进行动力时程对比分析,进而研究4种减振措施对地震控制效果的有效性。结果表明:多数情况下,运用MTMD与黏滞流体阻尼器混合单元进行控制效果较好。     

基于能量的非堆积型多颗粒阻尼器减振机理分析

为进一步研究非堆积型多颗粒阻尼器(NPPD)减振机理,从能量角度基于等效连体惯容质量模型(DIMEM)对NPPD依次进行物理参数对应减振机理分析及振动控制过程中能量变化规律分析。首先对DIMEM模型进行简介,重点陈述DIMEM模型的建立、DIMEM-单自由度结构运动微分方程及试验验证。在此基础上,定义周期耗能指标及周期动量交换指标,并据此进行物理参数影响机理分析。最后,基于DIMEM模型依次进行自由振动、共振简谐激励及地震作用下减振效果分析,并重点对系统运动过程中能量变化规律及耗能占比进行讨论。结果表明多颗粒阻尼器减振效果变化规律受耗能及动量交换综合影响,单纯依靠耗能机理较难对NPPD减振效果变化规律进行解释。振动控制过程中系统能量主要通过颗粒之间相互作用进行耗散。基于DIMEM模型的NPPD减振机理及减振效果分析对于进一步认识颗粒阻尼器及颗粒阻尼器优化具有重要研究意义。     

附加PTMD风力发电机结构减振控制试验研究

通过开展附加颗粒调谐质量阻尼器(particle tuned mass damper, PTMD)风力发电机结构模型的自由振动试验和振动台试验，研究PTMD自身参数对其减振性能的影响规律，检验PTMD用于降低风力发电机结构不利振动的合理性与有效性，揭示随机激励下耦合系统的工作机理。借助自由振动试验研究了设计参数对PTMD减振性能的影响规律，初步确定了系统的参数配置。同时，通过地震波激励工况、风荷载激励工况和风-地震耦合荷载激励工况对风力发电机结构使用PTMD进行振动控制的合理性与有效性进行了检验，进一步揭示随机激励下耦合系统的减振机理。试验结果表明：颗粒-腔体质量比和频率比参数分别取值0.27和0.97时PTMD表现出较好的减振性能；3种随机激励下PTMD能够有效抑制风力发电机结构的动力响应，其中，El Centro波作用下，PTMD对结构顶部加速度和位移峰值响应的控制效果分别为5.52%和7.73%,而对均方根响应的控制效果则高达33.3%和32.08%。由此可见，PTMD对均方根响应的控制效果优于峰值响应。对比传统调谐质量阻尼器(TMD)结果可知，经合理设计的PTMD具有更佳的减振...     

简谐波作用下颗粒阻尼器性能试验研究

通过单层钢框架振动台试验,研究简谐波激励下颗粒阻尼器的附加颗粒质量比、填充率、颗粒粒径、数量、材料,激励强度和频率等参数对颗粒阻尼器性能的影响。试验结果表明:附加颗粒阻尼器的单层钢框架在简谐波激励下减振控制效果良好;质量比和填充率是影响颗粒阻尼器性能的两个重要参数,较大质量比、较大填充率时阻尼器减振控制效果好;颗粒粒径、数量、材料对阻尼器性能影响不大;激励频率接近和大于结构基频时,颗粒阻尼器可以很好地抑制结构响应;颗粒阻尼器性能随激励强度增加先提高后趋于稳定;附加颗粒比附加相同质量的配重更能有效控制结构的共振响应。     

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。     

简谐激励下非线性黏滞阻尼调频质量阻尼器减振结构的稳态响应分析

对非线性黏滞阻尼在调频质量阻尼器(TMD)中的应用进行了研究。基于慢变参数法推导简谐激励下采用非线性黏滞阻尼调频质量阻尼器减振结构位移的稳态响应解析解,进而研究其优化参数求解公式。以主结构位移动力放大系数为目标,对线性和非线性黏滞阻尼TMD的减振效果进行了对比分析,结果表明:非线性黏滞阻尼TMD的减振效果要优于线性的,其最优阻尼比受到激励幅值的影响。     

北京A380机库采用粘滞阻尼器的减振控制分析

为研究大跨度网架机库结构的减振控制效果,采用粘滞阻尼器作为减振装置,在三向地震波输入下,对北京A380机库进行减振控制分析。以减小屋盖结构节点竖向位移为减振控制目标,分别在网架结构、抗侧力结构以及网架和抗侧力结构中布置粘滞阻尼器,并进行不同控制方案的比较。结果表明,在网架结构中布置阻尼器时,非线性阻尼器和线性阻尼器的控制效果基本相同,"替换方式"布置阻尼器的控制效果好于"附加方式",替换下弦与中弦之间腹杆的减振效果好于替换中弦与上弦之间的腹杆,在网架四边中部布置阻尼器的控制效果优于在四边均匀布置或布置在无控结构竖向位移最大的节点周围,阻尼器数量宜适中;抗侧力结构中布置阻尼器的控制效果优于布置在网架结构中;网架与抗侧力结构均布置阻尼器,可进一步提高减振控制效果。研究成果可为大跨度网架结构采用粘滞阻尼器减振控制提供参考。     

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。     

某超大高宽比超高层建筑风振控制研究

根据某超大高宽比超高层住宅建筑提高风振舒适度的需求,拟采用黏滞阻尼器来减小风致振动,通过对阻尼器沿竖向不同部位布置的多个方案进行风振及小震时程分析,对比研究了不同布置方案分别对结构顶点加速度、层间位移角及基底剪力的减振效果,结果表明合理布置的黏滞阻尼器可有效降低顶点风振加速度,也可有效降低小震作用下的基底剪力与层间位移角。     

MTMD应用于海洋平台结构的参数优化研究

针对调谐质量阻尼器（TMD）只对某个频率控制有效果,并且TMD质量和体积较大,不适合应用于处在复杂海洋环境中海洋平台结构的问题,在对TMD应用于海洋平台的减震进行充分研究之后,提出了在海洋平台结构上采用多个调谐质量阻尼器（MTMD）进行减震控制,分析MTMD对海洋平台结构的振动控制效果。以JZ20 2海洋平台为研究对象,采用并联的形式将多个不同的TMD与海洋平台结构相连,通过输入3种地震波,观察施加不同MTMD的海洋平台体系的位移及加速度反应,并对MTMD系统的基本特性进行研究。结果表明:TMD的质量对海洋平台减振效果有着较大影响,在已知质量系数的前提下,MTMD的阻尼系数和TMD的个数对控制结构的振动起着重要影响,而且这些参数存在优化问题。     

半主动变阻尼结构的振动台试验研究

本文对新设计的一种新型磁流变阻尼器的力学性能进行了试验研究。通过试验,建立了阻尼器的力学模型。将阻尼器安装在一1:6三层钢框架结构模型上,进行了模拟地震振动台试验。试验中采用被动和半主动控制方法,输入不同的地震波,对结构进行了振动控制研究,了解半主动变阻尼结构的动力特性。振动台试验结果表明,在输入不同地震波时,被动控制的减振效果变化较大,而半主动控制对结构在不同地震波输入下均有较好的减振效果,另外,磁流变阻尼器在结构中的安装位置不同对结构的减振效果也有一定的影响。最后论文对比研究了被动控制结构和半主动控制结构动力反应试验结果及弹塑性分析结果,试验与计算结果符合较好。     

调谐质量阻尼器和调谐型颗粒阻尼器减震性能对比研究

基于5层钢框架模型，通过试验对比了在地震激励下调谐质量阻尼器和调谐型颗粒阻尼器的减震性能，并探究了频率失调等因素的影响。通过数值模拟实现了两种阻尼器的优化设计，以考察充分发挥其性能的工况下，两种阻尼器的减震效果以及阻尼器相对位移行程的对比。研究表明：在频率调谐时，调谐质量阻尼器和调谐型颗粒阻尼器均能显著降低主体结构位移和加速度响应，调谐型颗粒阻尼器的减震效果更好，具有一定的减震优势，并且调谐型颗粒阻尼器的相对位移行程更小、减震频带更宽；当两者均为最优设计时，减震效果相当，但是最优化调谐型颗粒阻尼器系统的阻尼器与主体结构之间的相对位移更小，可降低相对位移幅值24.5%，并且具有更好的鲁棒性。     

MTMD对铁路钢桁梁桥减振研究

调频质量阻尼器（TMD）是把一个较小的振动系统安装在需要减振的结构上来吸收主结构控制振型的振动能量,从而达到抑制主结构的振动。调频质量阻尼器原理简单,应用广泛,在建筑和机械减振上已经有了很多成功利用的例子,但是在钢桁梁桥减振的应用几乎没有。本文将就阻尼器在铁路钢桁梁桥减振上的应用作一些研究。     

设置粘滞阻尼器网架结构的风振响应分析

建立大跨平屋盖网架结构数值模拟分析模型,施加风洞模型试验获得的屋盖节点风压时程,分析附加粘滞阻尼器对屋盖结构风致振动响应减振效果,结果表明,附加粘滞阻尼器对大跨网架结构的风致振动响应可取得较好的减振效果;阻尼器布置数量增多,屋盖结构风致振动响应减振效果增强,但受阻尼器布设位置影响,距离较远时效果减弱。非线性阻尼器减振效果优于线性阻尼器,随着阻尼指数的增加减振效果减弱。     

新型SMA阻尼器在体育场挑篷结构中的减振效果分析

振动控制是结构抗震防灾的一种积极有效手段．目前有关大跨空间结构的振动控制技术尚不成熟，因此亟待研究和发展，本将作提出的一种新型形状记忆合金(SMA)阻尼器应用于体育场挑篷结构，探讨了其在大跨空间结构中的减振控制理论和方法．通过地震反应时程分析．具体研究了其减振控制效果，对有控和无控状态下的节点位移和杆件内力进行了对比分析．结果表明，该新型SMA阻尼器可有效减小挑篷结构的地震响应．     

黏弹性阻尼器在结构抗震控制中的应用

首先介绍了传统抗震理论和结构震动理论以及黏弹性阻尼器在结构的耗能减震中的应用。之后对黏弹性阻尼器的力学模型进行分析介绍,指出积分型本构关系的黏弹性阻尼器在应用中有更大灵活性。最后通过计算机模拟计算出有黏弹性阻尼器的建筑结构受到地震激励时的瞬态和稳态位移概率分布,说明黏弹性阻尼器对于地震时结构的瞬态位移响应和稳态位移响应均具有良好的减震效果,并且不同材料的黏弹性阻尼器对于在地震作用下建筑结构的瞬态或稳态位移响应有不同的减振效果。     

#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。