变频单TMD对框架结构的减振效果分析

变频单TMD系统是对普通单TMD系统的改进,在普通单TMD系统的基础上提供附加刚度,并通过位移条件控制该附加刚度是否参与TMD系统的工作。变频单TMD系统在不同位移条件下具有不同的频率,具有MTMD(Multiple Tuned Mass Damper)的性能和优点,能减小结构多个自振频率引起的较大的动力响应,显著提高结构的振动控制效果。将变频单TMD系统应用于高层框架结构,分析其动力响应。计算结果表明,变频单TMD系统能有效减小结构的动力响应,与普通单TMD相比,减震效果更为显著。

TMD的个数对其减振效果的影响

本文从地面运动为水平简谐运动时结构引入多个TMD的运动方程出发,推导了其理论解,并在此基础上,假设各个TMD拥有相同的质量、频率和阻尼,分析了在总质量一定的前提下,TMD个数的变化对其减震效果的影响。并制作拱形主结构和TMD模型进行实验验证。实验结果也得出同样的结论:即总质量一定的前提下,如果各个TMD拥有相同的质量、频率和阻尼,则其个数的变化对其减震效果的影响不大。最后,根据实验模型编制有限元程序进行模拟计算,计算结果与实验结果比较吻合。

TMD系统参数有效域的研究

通过优化设计虽然可以得到TMD系统的最优参数 ,但是结构优化目标函数往往不只一个 ,尽管可以用加权的方法把多个目标函数转化成单个目标函数 ,但如何选取权值没有公认的标准 ;此外 ,实际工程中所实现的结构参数与设计参数总会有误差 ,而这种误差可能会使优化效果变差 ,单纯从最优参数解难以了解变差的程度。为此提出了TMD参数有效域的概念 ,利用参数有效域进行TMD系统设计 ,可以有效提高TMD可靠性 。

基于功率法的TMD系统参数优化与减振性能分析

建立了结构-TMD体系的功率平衡方程,从功率的角度分析了TMD系统在地震激励下减振效果,并考虑结构周期与阻尼比的影响。经HHT变换得到地震激励的时频图,解释了有控体系较无控结构在某些时刻各功率放大的原因。推导了结构基底受简谐荷载作用时,主结构的耗能功率公式,以主结构的耗能功率最小为优化目标得到TMD最优频率比及阻尼比,并与以往的四种优化方法进行了对比。结果表明,基于耗能功率最小的优化方法在随机激励下的位移方差及确定地震波作用下的能量及功率响应的大小均介于上述四种优化方法之间,且较无控结构均有大幅度的减小,因此该优化方法具有一定的适应性与可靠性。

TMD在海上风电塔架中的减振效果研究

基于对TMD减振原理,针对海上风力发电塔架结构特点,将TMD减振技术应用于海上风力发电塔架中。在仿真计算时,将软件模拟的风机对塔架的作用力时程施加在塔架模型中,在考虑浪流荷载作用下研究了TMD对风力发电塔架的减振效果。结果表明TMD结构对塔架的振动能够起到良好的减振作用。

基于投资-效益准则的TMD装置的优化设计

分析TMD装置系统的全寿命周期费用LCC(Life Cycle Cost)的构成及与减振效果之间的关系,提出基于投资-效益准则的TMD减振装置的优化设计方法。首先,对不同质量比下的TMD减震装置,分别计算出其相对应的全寿命周期费用及减震百分率;然后,进行TMD装置的效-费比分析,即在满足业主具体的性能要求的前提下,以效-费比为优化性能指标,求出减振控制系统的最优参数,以最低的费用,达到最好的效果,节约资源。同时,提出减振控制装置全寿命费用和效-费比的概念,为各种减振控制策略的有效性、经济性及可靠性等提供一种评价指标。以目前在建的世界第一高塔———广州新电视塔为工程算例,验证本文方法有效性和正确性,在实际工程中具有较大的应用价值。

TMD对列车作用下大跨钢桁架桥的振动控制研究

南京长江大桥是连接我国南北的重要交通命脉,考虑到列车引起的振动对该桥危害较大,有必要采取有效措施对其进行振动控制。结合车桥动力方程,有限元分析时将列车经过大桥全过程的桥梁结构作为时变系统来考虑,基于ANSYS平台编制了动力时程响应分析程序。据此研究了调谐质量阻尼器(TMD)在该桥减振控制中的参数敏感性和控制效果,并对比分析了列车时速对减振效果的影响。结果表明,TMD在其刚度和阻尼系数取值合理时可达到最优控制效果;设计TMD对该桥列车致振动竖向加速度的控制效果明显,且在列车时速较高时减振效果更加显著。

新型变阻尼式TMD的力学性能试验研究

研发了一种新型变阻尼式TMD,阐述了它的构造设计及工作原理,通过对其进行的力学性能试验,研究了与该减震装置组成成分相关的三个参数(质量、刚度和液体黏度)变化时对其力学性能的影响.试验结果表明:当该减震装置组成部分相应的刚度、质量和液体黏度增大时,该减震装置对结构施加的等效阻尼力也随之增大,而且其在大震时对结构的减振效果更好.接着利用遗传算法,对该减震装置的阻尼系数,频率比,限制位移(相对结构的最大许可位移)等参数进行了优化分析,并得出了它们的最优取值.最后,为了研究该变阻尼式TMD对结构的减震效果,利用Simulink工具对未安装和安装该变阻尼式TMD的弹性单自由度结构进行了仿真分析;仿真结果表明:该变阻尼式TMD能够很好的控制结构的加速度和位移响应,且随着地震动幅值的增大,它的减震效果也逐渐增大,这与力学性能试验的结果较好吻合.

TMD在框架结构轻钢加层的位置优化分析

采用有限元软件SAP2000,建立了某4层框架结构加2层钢框架后的模型,对该结构分3种方案设置调谐质量阻尼器(TMD)后进行多遇地震作用下的时程分析对比。结果表明:3种方案均使结构各层位移峰值得以降低,顶层位移峰值降低最显著,而方案1的控制效果优于方案2和方案3的控制效果。

MR-TMD结构阻尼振动系统的参数影响分析

提出一种新型的结构振动控制的半主动质量驱动器(MR-TMD)系统,采用半主动控制算法仿真分析了在简谐载荷激励下MR-TMD系统对结构振动控制的可行性和有效性,比较MR-TMD、调谐质量阻尼器(TMD)及主动质量驱动器(AMD)对同一模型结构的幅频特性.分析了磁流变阻尼器的最大出力、最小出力及可调倍数对MR-TMD受控系统的影响.仿真结果表明,MR-TMD作为一种半主动质量驱动器能有效降低结构反应,在简谐载荷作用下半主动MR-TMD控制系统比具有相同质量块参数的最优TMD控制系统具有更好的减振性能,且比TMD受控系统有更大的减振频带宽度.

变摩擦多级FPS-TMD系统减震性能研究

针对常摩擦FPS-TMD(Friction Pendulum System-Tuned Mass Damper)因非线性导致适用范围有限的问题,本文提出了变摩擦FPS-TMD系统,基于拉格朗日原理推导了其运动方程并结合滞滑效应进行动力求解,采用非劣遗传算法(Nondominated Sorting Genetic Algorithm II,NSGA-II)进行变摩擦FPS-TMD系统的多目标优化设计。以某实际景观塔为例设计两级变摩擦FPS-TMD,并与常摩擦FPS-TMD以及经典TMD进行了对比分析。研究结果表明:结合NSGA-II的两级变摩擦FPS-TMD系统的参数优化过程能充分利用非劣的思路优化出使两级变摩擦FPS-TMD在小震和中震下同时展现出更好减震能力的参数,变摩擦FPS-TMD系统对地震的控制作用稍优于传统TMD,小震下两级变摩擦系统比常摩擦系统主结构位移响应衰减率降低了16.34%,中震下两级变摩擦系统可为主结构提供更好的减震耗能效果。

遗传算法工具箱在半主动-TMD参数优化中的应用

提出一种新型的结构振动控制变频TMD半主动控制系统,采用遗传算法工具箱分析了结构的动力放大系数,证实了其对结构振动控制的可行性和有效性。结果表明,单个变频-TMD作为一种半主动驱动器能有效降低结构反应,与传统TMD相比,具有更大的减振频带宽度,而且效果显著。

Velocity adjustable TMD and numerical simulation of seismic performance

A new type of velocity adjustable tuned mass damper （TMD） consisting of impulse generators and clutches is presented. The force impulse is generated by a joining operation of electromagnets and springs and MR dampers are used as clutches. Rules for velocity adjustment are established according to the working mechanism of TMD. The analysis program is developed on a VB platform. Seismic response of SDOF structures with both passive TMD and velocity adjustable TMD are analyzed. The results show that （l） the control effectiveness of passive TMDs is usually unstable; （2） the control effectiveness of the proposed semi-active TMDs is much better than passive TMDs under typical seismic ground motions; and （3） unlike the passive TMD system, the proposed velocity adjustable TMDs exhibit good control effectiveness even when the primary structure performance becomes inelastic during severe earthquakes.

基于TMD材料的CMOS反相器电路研究现状

对目前基于过渡金属硫族化合物(TMD)材料(MoS_(2)、WSe_(2)等)的互补金属氧化物半导体(CMOS)反相器电路相关研究进行了综述。总结了TMD材料的物理性质、制备方法和基于TMD的场效应晶体管器件的研究进展。对基于TMD的集成电路技术研究进行了介绍与分析。分别在结构设计、集成工艺、性能优化及电路集成等方面对基于TMD材料的CMOS反相器电路进行了总结与分析。介绍了两种集成结构及对应的工艺流程,详细分析了CMOS反相器电路性能优化的方法。最后指出了目前的关键挑战及未来的发展趋势。

二维TMDs Janus材料研究进展

为了研究二维单层过渡金属硫属化物(transition metal dichalcogenides,TMDs)Janus材料的结构及特性,介绍二维TMDs Janus材料的研究背景,分析其结构和稳定性,阐述从传统二维材料到二维TMDs Janus材料的制备方法,分析TMDs Janus材料由于其反演对称性的破坏显示出的新颖特性以及进一步开发二维TMDs Janus材料的未来前景。研究表明:二维TMDs Janus材料除了拥有其他普通二维材料的优异性能外,还显示出强的Rashba自旋分裂、大的垂直压电系数和次谐波生成响应,故二维TMDs Janus材料在新型光电和机电设备的开发中具有很大的潜力。

基于控制力的TMD减振机理研究

从控制力的角度出发,研究多自由度体系下TMD系统的减振机理,并以此为基础建立TMD滤波器模型,研究随机输入下TMD减小结构动力响应的实现途径.研究发现TMD系统控制力的本质是惯性力;当TMD系统参数设置合理时,TMD以一定比值吸收各个频段的外界输入;以线性振动理论为基础的TMD系统,在控制弹性阶段的结构响应时有很卓越的效果.

基于TMD工具箱海上油气井试井解释潮汐效应消除方法

海上油气井压力测试过程中,潮汐效应产生的干扰压力会造成井底压力出现周期性波动,影响流态识别和储层物性参数解释的准确性。利用Tidal Modal Driver工具箱,实时预测海平面高度,基于压力恢复过程中的双对数函数,建立非线性最优化模型,采用Levenberg-Marquardt算法求解潮汐影响系数和相位差,消除井底压力测试数据中的潮汐效应影响。结果表明,原始数据经过TMD工具箱过滤潮汐效应后,压力曲线后期较平滑,压力导数曲线后期波动明显减少,地层渗流特征和边界特征比较明显,更加真实地反映了地层特征,矫正效果良好。该方法不需要测试海底压力数据作为参考信号,仅过滤掉潮汐信号,保留完整油藏信号,为矫正含有潮汐效应的井底压力测试数据提供了有效手段。

土与结构相互作用对海上风机TMD减振效果的影响研究

通过建立考虑土与结构相互作用的海上风机支撑结构三维有限元分析模型,结合泥面处固定连接和不同的地基土性质,研究了风浪荷载联合作用下海上风机TMD的减振效果,分析了土与结构相互作用对TMD减振效果的影响。结果表明,若将泥面处简化为固定连接,会严重低估风机结构的动力响应;土与结构相互作用会放大风机结构的动力响应,且降低TMD的减振效果,与泥面处固定连接相比控制率降低约4%;在其他条件都相同的前提下,风机结构的动力响应随地基土弹性模量的增大而减小,且土体工程性质越好,TMD的减振效果越好。

高耸结构调谐质量阻尼器附加有效阻尼比的计算方法研究

为研究高耸结构TMD附加有效阻尼比计算方法的适用性,建立了设置TMD和不设置TMD的某高耸结构ETABS模型,采用规范法、时变法、自由衰减法分别计算了TMD的附加有效阻尼比,并开展了振动台试验,根据试验结果得到了TMD的附加有效阻尼比。研究结果表明:评估高耸结构TMD的附加有效阻尼比时,计算方法可以采用时变法、自由衰减法;振动台试验法得到的附加有效阻尼比较为可靠,建议开展振动台试验进行验证。

加层隔震结构隔震支座参数优化及试验研究

研究外套加层隔震体系在对老旧砌体房屋改造过程中铅芯叠层橡胶隔震支座(LRB)的参数优化配置问题,并对参数优化后结构的弹塑性进行数值分析和试验研究。选取隔震层的屈重比作为隔震支座的控制参数,建立模型分析隔震层在不同屈重比下结构的基底剪力和隔震层位移。分析表明加层隔震结构的隔震层存在一个最优的参数范围使得结构在地震作用下的响应最小,结构进入塑性后,仍能发挥较好的隔震效果。试验结果表明经参数优化的层间隔震结构随着地震输入幅值的增加,隔震层上部结构的调谐作用越强,其隔震效果越明显,当结构震损后隔震效应依然存在,但隔震效果小于未损伤的模型,与理论相符合。