一种形状记忆合金半主动TMD系统的试验研究

针对调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)系统应用于轻型结构时易失调从而导致减振效果下降的问题,提出了一种新型形状记忆合金半主动TMD系统。该系统利用钢索悬吊质量块并承担其全部重量,使用有效截面为矩形的大尺寸镍钛形状记忆合金棒材,提供TMD系统水平面2个方向不同的抗弯刚度。为了研究该系统的半主动性能,进行了足尺形状记忆合金半主动TMD系统的自由振动试验,通过改变形状记忆合金的工作温度,研究了温度变化对TMD系统频率及阻尼比的影响。研究结果表明,控制形状记忆合金工作温度从-40~+80℃,TMD系统的频率随温度升高呈现升高趋势,而阻尼比随温度升高呈现下降趋势。将该新型形状记忆合金半主动TMD系统应用于受控结构中,一旦TMD失调,可以通过改变形状记忆合金的温度使其重新调谐。因此,设计的新型形状记忆合金TMD系统在轻型结构减振研究中具有一定的工程应用价值和前景。

基于形状记忆合金的TMD半主动控制

针对建筑结构在随机荷载或风荷载作用下可能发生的频率不确定问题,特别是结构自振频率会随振幅的大小而发生漂移的非线性振动问题,提出性能可靠、构造简单的形状记忆合金SMA-TMD自适应半主动控制系统.从理论上探讨形状记忆合金在变刚度TMD控制装置中的应用,并进行相应的参数设计.同时,在研究随机荷载作用下TMD系统动力特性的基础上,结合短时傅里叶变换(STFT)设计出该系统的自适应半主动控制算法.算例表明,SMA-TMD自适应控制系统能较好地识别结构系统的时频特性,并进行有效的控制,具有性能可靠和自适应能力强等特点.该自适应控制系统较传统的TMD被动控制减震效果更好,鲁棒性更强.