多个悬吊摆体系对电视塔风振控制研究

本文研究多个悬吊质量摆体系对钢结构电视台风振控制设计方法,引入MTMD理论设计安装在电视塔天线段的多个悬吊质量摆,通过对上海青浦电视塔风振设计表明,这种控制体系简单、实用、效果好.

工程结构利用悬吊摆的振动控制

本文着重研究利用悬吊摆作为被动控制装置减小结构地震反应的方法。首选给出具有ｎ个质量摆的单层结构的运动方程，探讨了最佳减震效果的参数范围；然后将该种控制方法应用于微波通讯塔系统，导出了适用于不同减震方案的统一运动方程；最后通过数值计算指出了较有效的减震方案。研究表明，本文提出的方法对于减小结构地震反应是简单、实用和有效的。

基于非线性能量阱的悬吊摆对输电塔振动控制的研究

针对输电塔结构在地震作用下动力响应过大的问题,提出一种基于非线性能量阱的悬吊摆以降低输电塔的动力响应。首先利用拉格朗日方程推导了这种悬吊摆的运动方程,再以一单自由度结构为例,建立了摆式非线性能量阱-结构的动力方程,计算了摆式非线性能量阱在正弦激励下的减振效果,并对正弦激励周期、悬吊摆周期、立方刚度、质量比等参数对减振效果的影响进行了分析。最后选取一柔性输电塔为例,研究了不同地震作用下摆式非线性能量阱的减振效果,并与传统的悬吊质量摆和线性弹簧摆进行对比。结果表明,在地震作用下,摆式非线性能量阱对输电塔动力响应的峰值和均值都有较好的减振效果。

悬吊多质量摆体系力学机理及减振性能试验研究

传统悬吊质量摆有悬吊单摆、串联式悬吊多摆和并联式悬吊多摆,这几种类型摆构造简单、机理明确,但调谐频带较窄,应用在低频率超高层结构下摆长过长、高频率高层结构下摆长过短,限制其在实际工程中的应用。为此,提出装有弹簧的串、并联式悬吊多摆结构,建立装有串、并联式悬吊多摆的结构体系动力学方程。为研究这两类悬吊摆的减振性能,通过数值模拟对比分析传统悬吊质量摆与装有弹簧的串、并联悬吊摆对受控结构的减振效果,并对受控结构与非受控结构进行一系列振动台试验,验证悬吊单摆、悬吊串、并联式无弹簧双摆、悬吊串、并联式弹簧双摆在传统地震动下以及四类场地地震动作用下对被控结构减振控制的有效性。数值模拟与振动台试验结果均表明,装有弹簧的串联式悬吊多摆减振效果最优,其具有增大调谐频带、实现多阶振型控制、灵活调节摆长的优点,适用于工程实际中。

高层建筑利用悬吊质量摆的减震研究

本文研究了高层建筑利用悬吊质量摆的减震作用,首次提出了利用摆减小高层建筑多个振型反应的方法。文中给出了具有不同悬吊方式的摆一高层建筑结构体系的力学模型及振动方程利用数值分析方法探讨了摆的不同悬吊方式及摆与结构的质量比等因素对结构地震反应的影响,给出了对于实际工程应用具有参考意义的结果。

非线性悬吊质量摆减震控制的等效线性化方法研究

在柔性结构利用悬吊质量摆的减震控制中,按小摆角线性化来分析存在一定的局限性。针对此问题,建立了考虑悬吊质量摆大摆角振动的非线性运动方程。利用等效线性化的方法,将非线性方程转化为线性方程,基于虚拟激励法,提出了等效线性方程的求解方法。以某柔性输电塔结构为例,在不同幅值的平稳随机激励下,分别求解线性方程、非线性方程以及简化后的非线性方程,得到结构体系的响应。结果表明,在大摆角情况下,如果忽略非线性影响,将会产生较大的计算误差;采用本文提出的等效线性方程求解方法,可以保证求解结果与非线性方程的计算结果一致。

悬吊双摆动力特性分析及其在结构减振控制中的应用

悬吊质量摆具有机理明确、构造简单和减震效果良好等优点,但传统悬吊单摆受限于摆长难以实现和多阶调谐能力不足等问题,不具备工程可行性。针对上述问题,提出具有多个调谐质量和弹簧的悬吊多摆结构,通过附加弹簧和多个质点更加灵活地调控悬吊摆周期,同时实现多阶振型的调谐减振控制。建立悬吊双摆自身的动力方程并进行动力特性分析,获得频率解析解,从而阐释其减振机制。在此基础上建立具有悬吊双摆的结构整体动力学方程。选取均匀结构和刚度递减结构作为被控结构进行单摆和双摆的减震控制效果研究。结果表明悬吊双摆的减震效果明显优于悬吊单摆,且实现了多阶调谐控制,具有更强的稳健性和实用性,适合应用于多高层建筑结构。

带悬吊质量摆减振系统的建筑结构随机风振响应的解析解法

通过建立悬吊质量摆减振体系的一般运动方程,将主体结构按第一振型展开,并针对所得方程为非经典阻尼运动方程,用复模态理论解耦,利用随机振动理论获得结构风振响应的解析式,并将建立结构分解为系列等效单自由度体系方法,继而利用等效单自由度体系的随机风振响应的解析解,获得了带悬吊质量摆的建筑结构基于Dav-enport谱随机风振响应和等效风荷载取值的解析解.

非线性悬吊质量摆对输电塔减振控制的研究

针对悬吊质量摆减控制研究中小摆角线性分析的局限性,提出考虑悬吊质量摆大摆角非线性特性来计算结构体系动力响应的方法,将传统分析中的悬吊质量摆的线性刚度修正为非线性。以一输电塔为例,通过线性和非线性计算结果对比可知,当摆角过大时线性计算方法不满足线性小摆角条件,而非线性计算方法则可很好模拟质量摆在大摆角下的响应。通过参数分析讨论了正弦激励周期、摆长及质量比对输电塔减震率的影响。选取三条不同场地地震记录,计算输电塔附加质量摆体系的地震响应,结果表明在不同场地条件下,输电塔均具有明显的减震效果。

基于形状记忆合金-悬吊质量摆减振系统的结构地震响应分析

针对风电塔架结构内部有限的空间,设计一种新型减振系统。基于悬吊质量摆减振原理,利用形状记忆合金(SMA)的超弹性特性,将SMA丝与弹簧叠加成SMA阻尼器后并与悬吊质量摆复合,设计了一种形状记忆合金-悬吊质量摆阻尼器(SMA-SMPD)系统。研究了细部构造、减振原理和参数影响,并利用Matlab软件对单自由度体系在不同地震作用下的动力响应进行了数值模拟。结果表明:所设计的刚度和质量可调的SMA-SMPD是有效的。与结构受控频率相调时,将结构振动能量集中转换到SMA-SMPD上,可耗散结构振动能量,减震率可达30%~40%,且整体性能稳定,对结构动力响应控制效果显著。

基于形状记忆合金-悬吊质量摆的风电塔架结构减震控制分析

目的分析在地震作用下利用形状记忆合金-悬吊质量摆(SMA-SMPD)系统对某风电场44 m高水平轴风电塔架结构进行减震控制的效果.方法利用Matlab软件中的Simulink工具箱,建立一种基于Bouc-Wen模型的风电塔架结构SMA-SMPD系统力学模型和动力方程,利用非线性时程方法分析SMA-SMPD系统对风电塔架结构减震控制效果,并与普通悬吊质量摆(SMPD)减震效果进行对比分析.结果以Kobe地震作用为例,SMPD控制下的风电塔架结构体系顶部位移、加速度峰值减振率分别为14.75%和13.94%,SMA-SMPD控制下的风电塔架结构体系顶部位移、加速度峰值减振率分别为29.23%和23.58%,SMA-SMPD系统减震效果明显优于SMPD系统.结论SMA-SMPD系统的震动控制能力明显强于SMPD系统,且能够有效地抑制风电塔架结构的不良振动.

被动式自适应悬吊质量摆对大跨空间结构振动控制的研究

针对悬吊质量摆在地震作用下动力响应过大而导致的大摆角频率失调问题,提出一种基于弧形支座的被动式自适应悬吊质量摆,以保证其在振动过程中周期保持恒定并应用于大跨空间结构的振动控制。首先推导出在大摆角振动中能使悬吊摆的周期保持恒定的弧形支座的数学方程,接着利用拉格朗日方程原理建立了自适应悬摆—大跨空间结构耦合体系的运动方程。针对悬吊质量摆仅能控制结构水平振动的缺点进行改进,使其可以同时控制大跨空间结构水平和竖向的动力响应。以一单层网壳结构为例,研究了其在不同的水平和竖向地震作用下的减振效果,并与传统的悬吊摆进行对比。结果表明,改进后的自适应摆对大跨结构水平和竖向地震响应的峰值和均值都有较好的减振效果,减振率最高可达65%,尤其是大摆角时减振效果明显优于传统的悬吊质量摆。

悬吊质量结构减震性能的研究

论述了在高层建筑结构中利用悬吊质量摆减震的原理并对其减震性能进行了研究.通过对具有不同悬吊质量摆的高层建筑结构的自振特性及反应谱法地震反应分析,得出在高层建筑结构顶部几层设置几个质量摆且质量摆的频率和结构的基频相近时减震效果最好.用反应谱法对悬吊结构进行地震反应分析时,所考虑的振型数应为结构的第一振型和相应于结构振动的前几个振型.

大跨越输电塔线体系风振响应频域分析及风振控制

以规划中的世界第一高塔——舟山大跨越输电塔为工程背景,在以往工作的基础上,针对塔线耦合体系背景响应与共振响应各自的特征,进一步研究了塔线体系风振响应的频域简化分析方法。通过与单塔风振响应的比较,明确了塔线耦合作用对两种响应分量所造成的不同影响。与时域方法计算结果的对比表明,采用频域分析法,不仅可以获得准确的风振响应,同时提高了求解的计算效率。以简化分析法为基础,选取粘弹性阻尼器为被动耗能装置,采用多目标优化的混合遗传算法计算得到了塔线体系的风振控制方案,并通过理论计算与气弹模型风洞试验对该方案的风振控制效果进行了验证。

大跨越输电塔线体系风振响应的时域分析

以规划中的世界第一高塔-舟山大跨越输电塔为工程背景,建立了塔线耦合体系的空间有限元模型,对体系的风振响应进行了时域分析,同时对输电塔线体系进行了气动弹性模型的风洞试验。通过理论计算和试验研究,将输电塔的响应分解为共振分量与背景分量,并分别考虑了输电线对这两部分分量的影响。针对背景与共振响应各自的特征,进一步提出了塔线体系的简化计算方法:背景分量的计算可以应用准静态假定,采用方差分析法得出;将塔线体系等效为悬吊摆系统,从而简化了共振分量的计算。上述两部分计算结果相叠加,即可得到塔线体系真实的风振响应。

基于风电塔架结构的智能材料耗能阻尼器研究

为了降低受强风、地震和海浪等外部环境荷载作用的高耸风电塔架结构振动响应,针对风电塔架结构内部有限的空间,设计了一种形状记忆合金-悬吊质量摆智能减振系统。在研究其细部构造和工作原理的基础上,利用Matlab中Simulink工具创建了基于Bouc-Wen滞回模型的形状记忆合金-悬吊质量摆减振系统力学模型,通过输入正弦激励信号进行了非线性仿真分析,研究了不同参数取值对形状记忆合金-悬吊质量摆减振系统力学模型的影响,并与试验结果进行了对比。结果表明,形状记忆合金以其独特的超弹性、高阻尼、可恢复大变形等性能在结构智能振动控制领域中具有广阔的应用前景。