齿轮齿条式惯质粘滞阻尼器的拉索减振机理研究

针对一种新型的齿轮齿条式惯质粘滞阻尼器,利用归一化的复模态方法,讨论了该新型阻尼器的自身性能参数和耗能性能;建立了考虑垂度的拉索-惯质粘滞阻尼器振动体系,用归一化的方法研究了惯质系数和阻尼系数对拉索模态阻尼比的影响。模型试验与数值计算的分析表明:由负刚度产生的位移放大效应使惯质粘滞阻尼器具有良好的拉索减振效果;在考虑单阶振动时,为达到较高的单阶模态阻尼比,不同阶次所需惯质系数与阻尼系数有所不同;在惯质系数为优化值时,惯质粘滞阻尼器能够同时使得相邻的两阶振动的模态阻尼比达到最大。

拉索-惯质阻尼器体系减振分析

提出了一种利用齿轮齿条、惯质元件和黏滞阻尼元件组合的拉索用新型惯质阻尼器,给出了阻尼器的理论设计方法,并给出了其耗能机理。建立了拉索-惯质阻尼器体系的平面内运动方程,使用复模态分析法对拉索-惯质阻尼器体系进行了单阶减振性能分析及多阶广谱减振性能分析。结果表明:惯质阻尼器对拉索的单阶振动有很好的减振效果,其一阶振动的模态阻尼可达6.14,二阶振动的模态阻尼为5.17,三阶振动的模态阻尼为3.66,其单阶减振能力比普通黏滞阻尼器提高了一个数量级;在广谱减振方面,如考虑前四阶振动模态,在质量比μ为0.1、0.2时,惯质阻尼器的减振效果相比普通黏滞阻尼器有大幅提高,当阻尼器安装位置为3%索长时前四阶广谱减振效果增幅达14.6%;但惯质阻尼器对高阶振动存在“嵌固效应”,在质量比μ为0.5、0.8时,惯质阻尼器对高阶的模态阻尼产生了抑制效果,在此种情况下无法进行前八阶的广谱减振设计;对惯质、黏滞阻尼系数及安装位置进行多参数调谐后,为某实际工程中的拉索设计了相应的惯质阻尼器,其广谱特性优于现有黏滞阻尼器,验证了实桥应用的可行性。

垂度拉索-惯质阻尼器体系的减振分析

提出一种利用齿轮齿条、惯质元件和黏滞阻尼元件组合的拉索用新型惯质阻尼器,给出了阻尼器各元件参数的理论设计方法,并指出了其耗能原理。利用理论推导结合数值计算的方法给出其单体耗能性能,建立了拉索-惯质阻尼器体系的平面内运动方程,使用复模态分析法,给出了考虑垂度拉索-惯质阻尼器体系的模态阻尼比计算公式。针对某实际拉索,使用无量纲化分析方法,给出了实索惯质阻尼器的设计参数及相应的拉索模态阻尼比。研究了同一惯质阻尼器参数对不同拉索振动模态的减振效果。结果表明,当有垂度拉索在惯质或阻尼增大时会趋近于本阶次的嵌固频率。针对某实际超长拉索,当目标减振模态阶数不太多时,经过惯质、黏滞阻尼及安装位置等多参数调谐之后,可获得优于现有黏滞阻尼器的广谱减振效果。