多重调频质量阻尼器(MTMD)作用下32m混凝土简支梁的车桥动力特性分析

针对苏州北高架车站站内高速正线32 m双线简支箱梁,在正线梁体内安装多重调频质量阻尼器(MTMD)的设计方案,通过建立车—桥耦合动力分析模型,进行动力仿真分析,通过对比加装MTMD前后列车、桥梁的振动响应,评价该设计方案对桥梁及车辆的减振效果。计算结果表明,加装MTMD后,桥梁自振频率均有所降低,并以一阶垂向频率相对最为明显;加装MTMD对车辆响应的影响很小,可忽略不计;加装MTMD后桥梁的垂向、横向振动均有所减小,对桥梁起到了一定的减振作用。

结构主动多重调谐质量阻尼器(AMTMD)的控制策略

本文提出了一种新控制策略———主动多重调谐质量阻尼器 (AMTMD)。AMTMD控制系统频率呈线性分布。AMTMD中的MTMD保持相同的刚度和阻尼系数但质量变化。基于TMD的工作原理对AMTMD定义了主动控制力构成即保持相同的位移和速度反馈增益系数但变化加速度反馈增益系数。基于结构的广义振型模型 ,导出了设置AMTMD时结构的动力放大系数 (DMF) ,于是AMTMD的优化准则可定义为结构最大动力放大系数最小值的最小化 (Min Min Max DMF)。通过最优搜寻 ,研究了反映AMTMD有效性和鲁棒性的参数。这些参数包括 :频率间隔、平均阻尼比、调谐频率比、总数、质量比和标准化加速度反馈增益系数。为了比较 ,同时考虑了多重调谐质量阻尼器 (MTMD)和主动调谐质量阻尼器 (ATMD)。

非对称结构扭转振动多重调谐质量阻尼器(MTMD)控制的最优位置

研究了非对称结构扭转振动多重调谐质量阻尼器(MTMD)控制的最优位置。本文采用的MT MD具有相同的刚度、阻尼,但质量不同。基于导出的设置MTMD时非对称结构扭转角位移传递函数,建立了扭转角位移动力放大系数解析式。MTMD最优参数的评价准则定义为:非对称结构最大扭转角位移动力放大系数的最小值的最小化。MTMD的有效性评价准则定义为:非对称结构最大扭转角位移动力放大系数的最小值的最小化与未设置MTMD时非对称结构最大扭转角位移动力放大系数的比值。基于定义的评价准则,研究了非对称结构的标准化偏心系数(NER)和扭转对侧向频率比(TTFR)对不同位置MTMD最优参数和有效性的影响。

结构双层多重调谐质量阻尼器(DMTMD)控制策略的鲁棒性评价

基于定义的二类优化目标函数,评价双层多重调谐质量阻尼器(DMTMD)控制策略对漂移频率系数(DFR)摄动的鲁棒性。数值研究表明,使用第二类优化准则设计的DMTMD、双重调谐质量阻尼器(DTMD)和多重调谐质量阻尼器(MTMD)比使用第一类优化准则设计的DMTMD、DTMD和MTMD具有更高的对DFR摄动的鲁棒性。而且,使用第二类优化准则设计的总数为4的DMTMD、DTMD和总数为11的MTMD具有近似相同的对DFR摄动的鲁棒性。

钢轨调频阻尼器质量分布与性能研究

为研究减振块中谐振质量分布对钢轨调频阻尼器动力性能的影响,采用数值仿真与平台试验相结合的方法,对比分析不同谐振质量体分布下的钢轨调频阻尼器在典型频率和钢轨振动衰减率方面的差异,并分别选取2个试验段,采用现场测试的方法对钢轨调频阻尼器在减振垫浮置板轨道、减振扣件轨道结构下的钢轨振动以及轨旁噪声控制效果进行分析。研究结果表明:减振块中质量体的分布影响减振块的模态频率、有效频段和分频吸振效能,上层质量体及邻近弹性层厚度确定了垂/横向1阶频率,近轨侧弹性层厚度及总质量确定了吸振能力最高的频率。钢轨调频阻尼器的模态频率与试验平台垂向振动衰减率峰值频率和衰减率增加的显著频段一致性较好,可根据模态频率和参振质量比对减振块质量分布进行优化。经平台试验,前十五阶模态参振质量低与高的两款钢轨调频阻尼器安装后,钢轨振动衰减率最大值由安装前的0.53dB/m分别提升至3.54dB/m和4.07dB/m,钢轨垂向振动衰减率分频最大增加率分别为1143%和2023%。由现场测试结果可知,安装调频钢轨阻尼器可降低减振垫浮置板轨道1~1000 Hz频段钢轨振动加速度总级值5.6 dB,降低波磨主频处分频振级2.2~5.8 dB,并有效降低钢轨表面粗糙度发展速度;安装后可降低高等级减振扣件轨道轨旁噪声6.1 dB(A)。研究成果可为钢轨调频阻尼器的结构设计及优化提供参考。

多重调频质量阻尼器在控制结构振动中的应用

通过对多重调频质量阻尼器 (MTMD)的理论和试验研究 ,探讨了TMD的个数、频率间隔、总质量比等参数的最优控制系数 ,得到了具有工程应用价值的结论。

利用调频质量阻尼器结构实现海上漂浮式风力机的稳定性控制

海上漂浮式风力机是在随机性风载荷和浪载荷联合作用下工作的,其结构动态稳定性分析与控制是亟待解决的关键问题之一。考虑到气动水动结构耦合作用而产生6种摇荡形式,该文选择Spar结构的漂浮风力机作为样机系统。针对其纵摇和垂荡这2种摇荡现象,提出了以调频质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)置于风力机机舱的结构主动控制形式,建立了基于TMD控制的精确三自由度漂浮风力机动力学模型,其中外激励风载荷考虑了桨叶和塔架2种载荷,而浪载荷按Morison方程建模。基于此模型,分析了随机风浪载荷作用下对风力机性能影响最大的纵摇形式的动态响应,实现了以最小能量消耗来实现风力机塔顶位移、速度、加速度最小为控制目标的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)的设计。以5MW漂浮风力机为例,进行了控制前后的纵摇动态响应仿真和分析。仿真结果表明:通过TMD主动控制,可以有效减少55%塔架振动的最大位移,并快速消弱塔架振动回归稳定状态。

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。

圆锥钢塔调频弹簧质量阻尼器风振控制研究

针对调频弹簧质量阻尼器 (TSD)对单管圆锥钢塔风振控制的机理作了深入研究。使用通用有限元分析软件ANSYS ,结合具体工程对TSD的风振控制进行了动静力分析 ,分析了控制参数对控制效果的影响。研究表明 ,TSD可以有效地抑制单管圆锥钢塔的风振反应。

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)。

调频质量阻尼器参数设计优化算法

在结构振动控制中，为了最大限度地发挥调频质量阻尼器（ｔｕｎｅｄｍａｓｓｄａｍｐｅｒ，简称ＴＭＤ）耗能减振作用，需寻找ＴＭＤ的最优参数，即最优频率比和最优阻尼比，以使得结构在不同频率激励作用下的最大动力放大系数最小．为此研究了利用复形调优法进行ＴＭＤ参数设计的优化计算问题，提供了一种能够快速准确地确定ＴＭＤ最优参数的新方法，算例证明该方法具有相当高的精度，既可用于无阻尼体系ＴＭＤ控制的最优参数计算，又可用于有阻尼体系ＴＭＤ控制的最优参数计算．

基于多重调谐质量阻尼器的滚珠丝杠副横向振动控制

为克服滚珠丝杠副动态特性随螺母沿丝杠运动不断变化,导致丝杠振动难以控制问题,提出采用多重调谐质量阻尼器对滚珠丝杠副横向振动进行控制。建立含多重调谐质量阻尼器的滚珠丝杠副在螺母及两端轴承处弹性支撑条件的动力学模型,获得不同螺母运动、受动态工作负载激励时丝杠横向振动频率响应函数。以不同螺母位置丝杠横向振动频率响应函数幅值最大值最小化为优化目标,获得多重调谐质量阻尼器最佳动力参数。仿真计算结果表明,采用多重调谐质量阻尼器进行丝杠横向振动控制,其效果及鲁棒性显著。

用主动调频质量阻尼器控制高层建筑的风致振动

本文提出了用于高层建筑风振控制的主动调频质量阻尼器（ＡＴＭＤ）设计的一种简单方法。从ＴＭＤ的工作原理出发，在物理意义上显式定义主动控制力的构成，基于结构的ＳＤＯＦ模型和广义脉动风力的高斯白噪声假定，在频域内以最小化结构顶层位移方差为设计目标，对控制力增益进行参数优化，得出控制力增益的封闭解。文中提出了以维持ＴＭＤ行程恒定为目标进行参数选择的设计方案。一超高层建筑作为算例给出，数值分析表明，所设计的ＡＴＭＤ能有效地抑制高层建筑的风振响应。

悬挂式调频质量阻尼器在热力锅炉烟囱风振控制中的应用研究

热力锅炉烟囱属于高耸结构,处于风力荷载较大区域的此类烟囱,存在着因风振引起的变形和破坏的较大可能.悬挂式调频质量阻尼器作为一种有效的振动控制装置,采用合理的构造方式与布置位置,应用在高风压区的热力锅炉烟囱上,可有效降低其风振引起的动力反应,保证整个热力锅炉的安全.结合一个具体工程项目加装调频质量阻尼器前后的风振分析与设计应用,为同类项目提供了可供参考的经验.

基于系统参数均匀分布的新型多重调谐质量阻尼器模型

提出了系统参数均匀分布的8种多重调谐质量阻尼器(MTMD)模型,试图寻求不产生近零最优平均阻尼比的MTMD模型.基于结构最大动力放大系数最小值的最小化,研究了8种MTMD模型的最优参数和控制效果.最优参数包括最优频率间隔、最优平均阻尼比和最优调谐频率比.数值研究表明,UM-MTMD1～UM-MTMD3、US-MTMD1、US-MTMD2和UD-MTMD2不存在近零最优平均阻尼比,而且最优UM-MTMD3具有更好的有效性和鲁棒性.比较显示,最优UM-MTMD3和最优MTMD-1的有效性和鲁棒性基本一致.考虑这些优越性能,采用MTMD控制结构的动力响应时,宜选择最优UM-MTMD3和没有近零最优平均阻尼比的MTMD-1.

多重调谐质量阻尼器控制单层非对称结构扭转振动的设计参数

研究了用两组相同的MTMD控制单层非对称结构扭转振动的最优设计参数。MTMD具有相同的刚度和 阻尼系数但不同的质量。MTMD被布置在最优位置。MTMD最优参数的设计准则定义为:结构最大扭转角位移动力放 大系数的最小值的最小化。MTMD的有效性设计准则定义为:结构最大扭转角位移动力放大系数的最小值的最小化与 无MTMD时结构最大扭转角位移动力放大系数的比值。基于定义的设计准则,研究了非对称结构的标准化偏心系数 (NER)和扭转对侧向频率比(TTFR)对处于最优位置MTMD最优设计参数和有效性的影响。

结构双层多重调谐质量阻尼器减震策略的性能评价

评价了双层多重调谐质量阻尼器(DMTMD)控制策略的性能。DMTMD系统参数的可能组合可形成五种DMTMD模型,本文评价其中最易制作的一种DMTMD模型。利用定义的优化目标函数,评价了DMTMD的控制性能。数值结果表明DMTMD比基于任意整数或基于奇数的多重调谐质量阻尼器(AI-MTMD和ON-MTMD)具有更好的有效性和鲁棒性。但DMTMD中小质量块的冲程大于AI-MTMD和ON-MTMD的冲程。

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。

多重调谐质量阻尼器最优动力特性的趋势

多重调谐质量阻尼器 ( MTMD)是由频率呈线性分布的多个 TMD所组成 .刚度和阻尼保持常量但质量变化形成的 MTMD模型能够提供更好的有效性和鲁棒性 .文中揭示了这种 MTMD模型最优动力特性的进一步趋势 .数值结果表明 ,对于一个给定的总质量比 ,当 MTMD的总数超过某一值时 ,其最优平均阻尼比趋近于零即导致近零最优平均阻尼比 .近零最优平均阻尼比将使MTMD产生大的冲程 ,因此 ,MTMD的总数存在上限 。

土木工程结构的双层多重调谐质量阻尼器控制策略

为能得到用尽可能少的调谐质量阻尼器(TMD)组成有效性和鲁棒性高的多重调谐质量阻尼器控制系统,本文提出了一种适用于土木工程结构的新控制策略———双层多重调谐质量阻尼器 (DMT MD)。使用定义的优化目标函数,评价了双层多重调谐质量阻尼器 (DMTMD)的控制性能。数值结果表明,双层多重调谐质量阻尼器(DMTMD)比多重调谐质量阻尼器(MTMD)具有更好的有效性和对频率调谐的鲁棒性。DMTMD比双重调谐质量阻尼器 (DTMD)具有更好的有效性,而DMTMD和DT MD对频率调谐的鲁棒性近似相同。因此,双层多重调谐质量阻尼器是一种先进的结构控制策略。