行人保护下腿碰撞器模块分析

行人保护项目是世界范围内的一个安全课题,已越来越多地受到人们的关注。下腿碰撞是行人保护评价的重要内容之一,而下腿碰撞器模块直接影响评价结果。文章介绍了当前世界上的3种下腿碰撞器模块,分析了各自的结构特点和应用,总结了3种下腿碰撞器模块对车辆行人保护评价的差异性,对我国刚刚起步的车辆行人保护项目的研究和开展提供了一定的借鉴。

机床在线防碰撞系统中的碰撞器设计与应用研究

针对机床碰撞检测系统中的碰撞器的设计与实现,提出一种采用层次包围体结构的碰撞器模块设计方案。对碰撞器设计中的基本图元测试、模型参数、层次包围体等进行了分析,给出了基本图元之间测试算法及碰撞器结构设计方法。对AABB碰撞器(AABBCollider)进行了设计,并将其应用于三角形面片组成的模型之间的碰撞检测。

碰撞器壁的分子数是1/4还是1/6?

一 问题:一体积为V=1.0×10-3m3的容器,内有氢气,保持恒温,其中气体可缓慢地通过壁上一面积A为1.0×10-7m2的小孔漏出,若假定容器外的压强足够低,以致忽略外面气体再返回容器的情况,问经过多少时间容器内的压强减少到最初的1/e?设T=300K。

碰撞阻尼器系统的分岔、混沌与控制

对碰撞阻尼器振动系统推导了周期解存在的条件,并利用Poincare映射和数字仿真进行了分岔与混沌运动的研究。计算结果表明,这种非线性碰撞振动系统在特定的参数条件下,除了稳定的周期运动形态外,还会沿着倍周期分岔、HOPF分岔及拟周期环面破裂等分岔进入混沌运动。因此,为了有效地利用碰撞阻尼器特性控制振动,在设计和使用碰撞阻尼器时应考虑参数满足周期运动的条件,避免由于自身的非线性特性而产生的混沌运动。

阻尼器结构组成对碰撞阻尼性能的影响

研究阻尼器组成结构对带颗粒减振剂的碰撞阻尼器性能的影响，通过改变冲击器的直径和颗粒材料的类型，在一根悬臂梁上放置阻尼器，采用实验的方法获得各种成分组合条件下阻尼器的响应。结果表明，在带颗粒减振剂的碰撞阻尼器中，改变颗粒材料时，平均振幅降低率在72．7％-75．4％，高于不带颗粒时的62．7％；改变冲击器直径时，平均振幅降低率在72．1％-75．9％，远高于阻尼器中只有颗粒时的平均值33．3％。带颗粒减振剂的碰撞阻尼具有良好的减振性能，其减振效果好于传统的只带冲击器的碰撞阻尼器和只带颗粒的颗粒阻尼器；冲击器的直径和颗粒的材料类型对带颗粒减振剂的碰撞阻尼的减振性能影响均不大。

碰撞阻尼器的颤振行为研究

碰撞阻尼器是一种利用碰撞实现有效减振的振动控制装置,属于非线性振动领域,在机械控制等方面有着非常广泛的应用。颤振是指振动过程中出现的连续碰撞的现象,目前对于碰撞阻尼器中颤振现象的研究未见报道。对以碰撞阻尼器为原型得到的两自由度碰撞减振系统的颤振行为进行了研究,通过理论推导的方法得到了系统颤振完成点及颤振完成时间。并运用四阶Runge-Kutta法对系统的微分方程进行了数值模拟,计算得到的不同参数条件下系统分岔图和时域图验证了理论推导的正确性。此外发现黏滞的存在是判断完全颤振与非完全颤振的重要特征。该研究可以有效解决碰撞阻尼中的颤振问题,为揭示碰撞阻尼器的减振机理提供参考。

滚动碰撞式调制质量阻尼器减振性能试验研究

对一种可以置入空腔楼板内部空间的滚动式带碰撞调制质量阻尼器(PTRMD)的减振性能进行了试验研究。该装置结合碰撞调制质量阻尼器(PTMD)和滚动式调制质量阻尼器(TRMD)的特点,由质量碰撞体(小球)、弧形轨道以及弧形轨道上的限位装置构成。介绍了该减振装置的构造和工作原理,设计并完成了带有该减振装置的框架结构模型振动台试验。选用自由振动、简谐激励和地震波等多种工况对模型结构设置阻尼器前后的动力响应进行了对比分析。试验结果表明:采用PTRMD作为减震装置,能够显著降低模型结构在不同激励下的位移响应幅值、位移响应均方根和加速度响应幅值、加速度响应均方根,具有较强的耗能能力。简谐激励作用下,激励频率与主结构频率一致时取得最优减震效果;不同地震波激励输入时,PTRMD取得的减震效果有所不同。

滚动碰撞式调制质量阻尼器及其减振性能研究

为了将装配式结构与结构减振控制技术相结合,提出了一种可以置入空腔楼板内部空间的滚动式带碰撞调制质量阻尼器耗能减振装置(PTRMD)。该装置结合了碰撞调制质量阻尼器(PTMD)及滚动式调制质量阻尼器(TRMD)的装置特点,由质量碰撞体(小球)、弧形轨道以及弧形轨道上的黏弹性限位装置构成。具有制作方便、布置灵活、鲁棒性强等优点,且不额外占用建筑的使用空间,不影响结构使用功能,能有效解决控制装置设置与建筑功能相冲突的矛盾。建立了设有该装置受控系统的动力方程,利用解析法和一种高精度直接积分法对方程进行求解。在此基础上分别研究了PTRMD对结构在自由振动、简谐激励及地震作用下的减振性能。结果表明:该装置可以有效地减小结构的动力响应,具有很强的耗能能力。

碰撞阻尼器中颤振发生的恢复系数区间研究

以碰撞阻尼器为基础,建立了非固定约束碰撞振动系统的动力学模型,以恢复系数为主要控制参数分析了系统周期运动及其分岔区域,并揭示了系统的颤振运动特性。得到了在不同质量比和频率比条件下,碰撞阻尼器发生颤振现象的恢复系数区间。结果表明:当恢复系数大于0.5时碰撞系统出现了明显的分岔现象;发生颤振的恢复系数区间在0.5~0.9内,且随着质量比的减小,发生颤振的恢复系数区间不断扩大,随着频率比的增大,发生颤振的恢复系数区间缩小。

集成型碰撞调谐质量阻尼器(P-TMD)振动台试验研究

针对传统调谐质量阻尼器(TMD)质量过大难以安装,对频率较为敏感的固有缺陷,碰撞调谐质量阻尼器(P-TMD)将碰撞耗能与传统的TMD相结合以增大装置耗能。在前期的数值模拟研究中,P-TMD在地震激励下展现了比TMD更好的控制效果及控制稳定性。根据P-TMD的数值模型设计制作了一个用于水平向减振的集成P-TMD装置原型,并将装置安装于一柔性框架结构进行了地震激励下的减振试验。试验结果验证了P-TMD在不同地震激励下都可以对结构响应进行有效控制,控制效果相对稳定;特别对加速度峰值和均方根值的控制效果可达40%以上,相比TMD控制的效果提升明显。本文结果可以为今后P-TMD的进一步研究和应用提供必要的试验支持。

多重单面碰撞调谐质量阻尼器参数优化与试验研究

基于多重调谐原理,提出一种将碰撞质量和碰撞耗能装置分散布置的多重单面碰撞调谐质量阻尼器(MSS-PTMD).该阻尼器具有多重调谐的功能,以至能覆盖更宽的控制频域并具有更好的减振性能.同时,该阻尼器能将调谐质量分块化、小型化,提升碰撞类调谐质量阻尼器在实际工程中的可行性.为深入研究MSS-PTMD的性能特点,建立了单自由度结构与MSS-PTMD耦合运动方程,基于H∞优化准则得到了MSS-PTMD的优化参数;采用数值模拟对比了SS-PTMD和双重单面碰撞调谐质量阻尼器(DSS-PTMD)的减振性能;最后,通过试验验证了DSS-PTMD的减振效果.研究表明,增加调谐质量数量能有效提升MSS-PTMD的减振带宽和减振性能;在完全调谐和失谐±5%的情况下,MSS-PTMD都比SS-PTMD具有更好的减振效果.

弹簧摆碰撞调谐质量阻尼器减震性能优化研究

为了提高弹簧摆碰撞调谐质量阻尼器(spring pendulum pounding tuned mass damper,SPPTMD)的减震性能,采用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)对其关键参数进行了优化。推导了SPPTMD减震系统的运动方程,同时建立了系统的仿真分析模型。选取阻尼器频率比、内共振系数和碰撞间隙为优化变量,以结构峰值响应最小为优化目标,编制了SPPTMD优化程序。对比了优化前后SPPTMD在不同场地上12条地震动作用下的减震效果。研究结果表明:SPPTMD的最优参数与场地类别相关;优化后阻尼器的减震性能有明显提高,其中,Ⅳ类场地优化效果最好。

摩擦对滚动碰撞式调谐质量阻尼器的影响及其试验研究

对带碰撞的滚动式调谐质量阻尼器(PTRMD)中的滚动摩擦问题进行理论与试验研究。引入摩擦耗能机制,利用Lagrange变分原理推导了考虑振子滚动摩擦耗能的PTRMD控制方程,通过数值求解分析了滚动摩擦对阻尼器减振性能的影响。选取不同质地的滑道面材料,利用高速摄像和计算机图像处理技术对其滚动摩擦因数进行了实测,并制作了单自由度结构模型,对装有不同滑道面材料PTRMD的受控结构模型进行振动台试验,对其在自由振动、强迫振动及地震激励等工况下的摩擦效应进行研究和对比分析。结果表明,PTRMD中振子与轨道间的摩擦效应能提高PTRMD的耗能能力,有效改善其工作性能。且不论何种激励,在一定范围内滑道的滚动摩擦因数越大PTRMD的控制效果就越好,但滚动摩擦因数存在最优区间,太小或过大均不利于PTRMD的减振。

碰撞阻尼器对机翼/外挂系统颤振半主动抑制分析

本文在碰撞阻尼器引入机翼/外挂系统的基础上,分析了碰撞间隙对机翼/外挂系统颤振速度的影响,建立了半主动抑制颤振模型,用增益调度控制方法对带碰撞阻尼器的机翼/外挂系统进行反馈控制。结果表明,机翼/外挂系统颤振速度大大提高。

弹塑性微颗粒-钢球碰撞阻尼器衰减特性研究

弹塑性微颗粒-钢球碰撞阻尼器是在传统的碰撞阻尼器的基础上提出的,通过实验研究分析了弹塑性微颗粒-钢球碰撞阻尼器与其它阻尼器的实验结果对比以及在不同的颗粒减振剂、钢球直径和填充率条件下,悬臂梁振幅变化情况。实验结果表明,由于这种阻尼器结合了弹性变形和塑性变形的优势,具有更优异的减振性能,减振效果提高了29%;同时钢球直径和填充率均会对阻尼器的时间恢复系数产生较为明显的影响,直径越大减振效果有稍微的减弱,填充率在40%左右减振效果最佳。

J2135型碰撞实验器的两点改进

对J2135型碰撞实验器作了进一步的改进。改进后的实验装置与课本上的相比，具有成本低、易操作、现象明显、趣味性强的特点，用于教学实践后提高了教学效果。

多重滚动碰撞式调谐质量阻尼器及其减振性能研究

在以往滚动碰撞式调谐质量阻尼器(PTRMD)的研究基础上,提出了一种能分散布设在空腔楼板预制腔体内的多重滚动碰撞式调谐质量阻尼装置(MPTRMD)。该方式隐藏了控制装置,不额外占用建筑的使用空间,不影响结构的布置和使用功能,且布置灵活,可根据优化情况在结构平面和高度方向上按需设置。同时,该装置将振子质量分散到多个阻尼器,使其在不影响减振性能的情况下做到控制装置小型化,从而对有大附加质量需求的质量阻尼器在技术上提供了可能。推导了设有该装置的受控系统动力学方程,并对其减振性能进行了研究。结果表明,所提多重滚动碰撞式调谐质量阻尼装置在不同布置方式下均能有效减小结构的动力响应,具有很强的耗能能力。对于阻尼器拆分数量的分析表明,将PTRMD的振子拆分后,在开始个数不多时阻尼器的控制效果快速提升,但随着数量进一步增多,达到一定程度后,其提升能力趋缓并出现下降趋势,存有一个最优区间。

双重单面碰撞调谐质量阻尼器参数优化及减振性能分析

单面碰撞调谐质量阻尼器是一种由质量块、弹簧、粘弹性材料挡板组成的减振装置,通过碰撞耗能减小结构振动。为研究双重单面碰撞调谐质量阻尼器的优化参数和减振性能,建立单自由度结构与双重单面碰撞调谐质量阻尼器的运动方程,以动力放大系数的最大值最小化为优化指标,得到双重单面碰撞调谐质量阻尼器在不同质量比下的优化参数,分析自由振动和简谐激励作用下双重单面调谐质量阻尼器的减振效果,并与单面碰撞调谐质量阻尼器进行对比。结果表明,在完全调谐和小失调情况下双重单面调谐质量阻尼器比单面碰撞调谐质量阻尼器具有更好的减振效果。

滚动碰撞式调制质量阻尼器力学模型及参数分析

滚动碰撞式调制质量阻尼器(PTRMD)由调谐质量阻尼器及颗粒阻尼器发展而来,其在土木工程减振控制领域中的研究仍处于初步分析与探索阶段,阻尼器自身参数及外部激励条件对其减振性能的影响尚不明确。在考虑颗粒与主体结构碰撞和摩擦效应的基础上,建立PTRMD力学模型,并将颗粒和结构的振动过程划分为非碰撞过程、碰撞过程及黏滞振动过程;建立PTRMD-单自由度结构运动微分方程并分别对其进行求解;基于数值仿真分析方法,分别对碰撞间隙比、颗粒运动频率比、滚动摩擦因数、碰撞恢复系数、颗粒质量与简谐激励强度及频率等参数对PTRMD减振性能的影响进行研究。结果表明:颗粒运动频率比较小时,PTRMD减振效果随碰撞间隙比的增加而基本成线性增加,且受激励幅值的影响较小;当颗粒运动频率比较大时,其减振效果随碰撞间距比的增加先增大后减小,且受激励幅值影响较大。

滚动型单面碰撞调谐质量阻尼器参数优化及减振性能分析

滚动型单面碰撞调谐质量阻尼器是一种由小球、圆形轨道、黏弹性材料挡板组成的减振装置,通过小球与挡板的碰撞耗能以及小球与圆形轨道间的摩擦进行减振。基于Lagrange变分原理,建立单自由度结构与滚动型单面碰撞调谐质量阻尼器的运动方程,研究不同质量比下滚动型单面碰撞调谐质量阻尼器的参数优化,分析自由振动、简谐激励以及地震作用下滚动型单面碰撞调谐质量阻尼器的减振性能。结果显示,滚动型单面碰撞调谐质量阻尼器具有良好的减振效果。