桥梁断面颤振控制的TMD优化设计方法

为提高调谐质量阻尼器(TMD)对桥梁断面颤振的控制性能,提出了2种新的TMD参数优化设计方法,即考虑气弹效应影响的经验公式方法和数值优化方法。首先,基于二维耦合颤振理论建立桥梁-TMD系统运动微分方程。其次,以流线形桥梁断面节段模型为例,对比分析考虑气弹效应影响的2种设计方法和传统TMD设计方法所得到的桥梁-TMD系统颤振临界风速与鲁棒性能,并对TMD用于桥梁颤振控制的原理与不同设计方法差异化原因开展分析。研究表明,考虑气弹效应影响的经验公式方法和数值优化方法相较传统TMD设计方法能显著提高桥梁-TMD系统颤振临界风速,其中数值优化方法得到的桥梁-TMD系统颤振控制性能最优,且相较传统设计方法得到的桥梁-TMD系统,在鲁棒性方面也有了较大提升。考虑气弹效应影响的2种优化方法可进一步提高桥梁颤振安全系数,为实际工程应用提供理论参考。

大跨度桥梁中央开槽颤振控制效果和机理研究

采用理论分析结合风洞试验的方法,对中央开槽这种已经在大跨度桥梁设计和建设中逐步得到应用的颤振控制措施的控制效果和控制机理进行研究。选取5种不同气动外形的基本断面,采取2种开槽宽度分别对其进行中央开槽处理。对全部5个系列15种断面开展节段模型风洞试验,并应用二维三自由度耦合颤振分析方法,对各断面开槽前后颤振性能、颤振驱动机理和颤振形态的变化规律进行分析。研究结果表明,中央开槽并不总是能提高结构的颤振稳定性能,其控制效果同基本断面的气动外形以及开槽宽度密切相关,当槽宽不恰当时中央开槽的控制效果会严重削弱,而对气动外形比较钝化的断面采用中央开槽后其颤振性能反而会恶化。对控制机理的理论分析表明,这种控制效果差异的原因在于各断面气动阻尼的形成和随风速发展规律存在明显差别,而颤振形态特别是竖向自由度的参与程度也影响到中央开槽的颤振控制效果。

中央稳定板颤振控制效果和机理研究

以针对颤振机理研究而建立的二维三自由度耦合颤振分析方法为理论工具,结合节段模型风洞试验,对薄平板断面中央稳定板气动控制措施的颤振控制效果和控制机理进行了研究.通过对基本断面和四种不同高度稳定板断面的颤振性能、颤振驱动机理和颤振形态变化规律的研究表明,当稳定板高度恰当时,中央稳定板的设置能够有效地改善结构的颤振稳定性能.其控制机理是增加竖向自由度参与程度,改变耦合气动阻尼的性质和发展规律,从而抑制系统扭转运动的发散,使得颤振形态转化为竖弯形式.但是当稳定板高度超过临界值后,由于系统竖弯运动稳定性的降低,结构的颤振稳定性能反而会下降.

镗杆颤振控制技术发展综述

介绍了镗杆颤振控制方法在国内外的发展现状,分析了镗杆各种抑振手段的技术特点和近年的研究进展,并展望了镗杆在颤振抑制方法上的发展方向.

大跨度桥梁实用颤振控制方法

当大跨度桥梁面临颤振威胁时,合理有效的被动气动控制方法是避免其在服役期内发生风毁的最好保障.研究了适用于闭口箱梁等3种大跨度桥梁常用主梁的多种被动气动颤振控制方法.结果表明,中央开槽适合于提高气动稳定性能较好的闭口箱梁的颤振性能,风嘴则能显著提升气动外形钝化的开口边主梁的颤振临界风速,而中央稳定板几乎适合于各种主梁形式.此外,对检查车轨道等附属装置进行局部调位也可以起到良好的颤振控制效果,而多种控制方法的合理组合可以进一步发挥其控制作用.气动控制措施的效果与其设置参数紧密相关,针对各种控制方法的合理参数设置进行了研究和优化.

薄壁件铣削加工颤振控制研究

针对薄壁支架加工过程中出现的颤振现象,通过铣削加工颤振机理分析,并进行切削参数优化,解决了加工过程中的颤振问题。首先通过建立有限元模型,进行零件模态分析,获取零件动态特性;接着通过试验与仿真相结合的方式,获取机床-刀具系统的颤振稳定域;并进行稳定域内参数优化、零件动态特性与切削参数对比分析,最终获取避免加工颤振的切削参数,并进行加工验证试验,解决了加工颤振问题,提高了产品质量。结果表明通过切削参数优化可有效解决加工过程中得颤振问题。

电流变液减振器及其在切削颤振控制中应用的研究现状

电流变液是表观粘度随外加电场变化的一种胶质悬浮液。基于此良好的机电耦合特性 ,附加电流变液的减振器为在机械系统与结构中引入半主动控制技术提供了最佳的手段。本文介绍了电流变液、电流变效应和电流变液减振器的工作方式 ,并结合国内外的研究现状对应用于切削颤振控制领域中的电流变液减振器进行了综合评述。最后 ,对目前制约电流变液减振器应用的因素也进行了讨论。

金属切削过程颤振控制技术的研究进展

综述金属加工过程中颤振控制的研究概况和进展。根据颤振发生的原因和特点,把对于颤振的控制策略分为对于机床结构的控制和对于切削过程的控制,对于机床结构的控制又进一步分为被动控制、半主动控制和主动控制,总结归纳了前人的研究成果,梳理当前的研究进展。切削颤振控制技术在理论方面受到的制约仍然存在,一些新的技术和新的材料的出现促进颤振控制研究的快速发展,但同时它们本身的发展还面临的一些亟待突破的问题,对这些问题进行分析。随着智能材料和新的控制理论和思想的发展,除传统的控制方法不断得到改进和发展之外,基于智能材料的各种智能控制技术、时滞控制器,以及针对切削过程的非线性、时变性的模糊控制,神经网络等智能控制算法的应用等一些新的控制方法和趋势逐渐也出现在颤振控制的研究中,对它们的研究状况进行分析和展望。最后对切削颤振控制技术发展的总体状况进行评述。

切削系统可变刚度结构及其颤振控制方法的研究

就电流变材料在切削颤振在线控制中的应用进行了研究,提出了几种用于控制镗削颤振的智能型颤振抑制装置。根据电流变材料的非线性振动特性和再生型颤振控制理论提出了切削颤振的变刚度控制方法。给出的仿真试验结果验证了该方法的有效性。

大跨度悬索桥颤振控制的研究状况与进展

当悬索桥主跨跨径超过2000m后,气动稳定性已经成为悬索桥面临的最重要的安全问题,选择合适的装置避免桥梁在施工及运营阶段发生颤振势在必行.综述了国内外大跨度悬索桥颤振控制方法、措施及发展现状,系统介绍了大跨度悬索桥颤振控制的结构措施、耗能措施及气动措施的装置与应用,并讨论了各种措施的优缺点及其适用性.

大跨度悬索桥钢箱加劲梁中央开槽的颤振控制机理

针对近流线型的闭口钢箱梁这种大跨悬索桥常用的加劲梁断面形式,采用风洞试验与理论分析相结合的方法研究不同宽度中央开槽的颤振控制作用与颤振控制机理。通过对原型断面和5种槽宽开槽断面(开槽宽度分别为原型断面宽度的20%、40%、60%、80%和100%)的试验研究表明,适当宽度的中央开槽可以较大幅度的提高颤振临界风速,但槽宽并非越宽越好,而是存在一个“最优槽宽”。采用二维三自由度耦合颤振分析方法从气动阻尼和颤振形态矢量两方面对中央开槽的颤振控制机理进行理论研究,结果表明,适当宽度的中央开槽可以改善气动阻尼的形成和发展规律,并提高颤振发生时竖弯自由度的参与程度和扭弯耦合程度,从而增强结构的颤振稳定性能。

箱形主梁悬臂水平分离板的颤振控制效果与机理

为改善主跨1 400m钢箱梁斜拉桥颤振稳定性,通过节段模型风洞试验研究了中央稳定板、中央开槽、加装悬臂水平分离板(CHSP)等多种气动控制措施的效果.结果表明,在所研究的各种气动控制措施中,CHSP的效果最好,它可显著改善桥梁的颤振性能,尤其是在+3°风攻角情况下的颤振性能.采用二维三自由度耦合颤振分析方法,对原钢箱梁断面和加装CHSP后的钢箱梁断面进行了颤振驱动机理和颤振形态的分析与对比,结果显示,对于那些气动外形介于流线形和钝体之间的主梁断面,CHSP的颤振控制效果与其宽度及风攻角有很大关系,合理分离板宽度应综合考虑不同风攻角下的颤振控制效果而定.控制机理分析表明:CHSP主要通过改变扭转牵连运动产生的两项气动阻尼随风速的变化规律,以及改变自由度耦合效应这样两条途径来达成了改善颤振性能目的.

1400m跨径钢箱梁斜拉桥方案颤振控制气动措施试验研究

为寻找合理可行的颤振控制气动措施,使超千米跨径斜拉桥的颤振临界风速超过80m/s,以主跨1 400 m的钢箱梁斜拉桥设计方案为背景,通过节段模型风洞试验对中央稳定板、中央开槽、悬臂水平分离板、风嘴锐化等各种超千米斜拉桥颤振控制气动措施的效果进行了研究。研究表明:1.5 m悬臂水平分离板加40°锐化风嘴角的颤振控制组合气动措施,能够显著改善桥梁的颤振性能、实现颤振临界风速不低于80 m/s的目标;从颤振稳定性角度验证了1 400 m斜拉桥方案的可行性;超千米斜拉桥的颤振稳定性的富余度往往不高,设计必须考虑斜风效应的不利影响。

东海大桥主航道桥抗风性能及颤振控制研究

介绍结合上海东海地区风环境特点对东海大桥主航道桥420m单索面结合梁斜拉桥所进行的抗风性能及颤振控制研究,主要针对施工过程中和建成运营后的抗风稳定性、安全性和适用性,其研究内容可以概括为8个方面,即桥位边界层风特性分析、结构动力特性分析计算、节段模型测力风洞试验、节段模型测振风洞试验、静风稳定性数值分析、全桥气弹模型风洞试验、等效风荷载组合分析和颤振概率性评价。

亏损系统模态控制设计及其在机翼颤振控制中的应用

讨论了亏损系统模态控制的设计方法,并将其应用在飞机机翼颤振的控制问题中。结果表明:在一定条件下,机翼的动态特性具有亏损性质,并且亏损模态可能是不可控制的,单输入控制不能稳定不可控制模态。为了稳定不可控制模态必须引入多输入控制。

再生颤振控制的试验研究

本文全面地进行了变速切削抑制颤振的试验研究,正交试验和单因素试验结果表明:变速切削抑振效果显著。

基于极点配置控制的风机叶片颤振控制研究

针对风力机叶片的颤振会严重影响风力机的发电效率和运行安全问题,设计了一种基于极点配置的振动控制器在抑制叶片颤振的同时可以取得良好的闭环控制特性,并且能够有效抑制来自阵风的干扰。重点研究了利用Diophantine方程求解极点配置(PPC)PID控制器的方法,并选取有效的系统输出信号来设计反馈控制器,达到抑制叶片颤振的目的。Matlab/Simulink仿真结果表明,在叶片颤振控制系统中极点配置PPC-PID控制器比传统PID控制器具有更好的抗干扰性和动态特性。

基于Wash-out滤波器技术的机翼颤振控制(英文)

研究应用wash out滤波器技术对具有立方非线性俯仰刚度的二元机翼颤振的控制。首先,确定需要引入Hopf分岔的点,并在该点将原系统方程Jordan化;其次,对于引入的wash out滤波控制器,先按Hopf分岔条件确定线性控制增益,再用规范型直接法得到受控系统的规范型,由分岔类型与规范型系数的关系确定非线性控制增益,从而将原系统的亚临界Hopf分岔变为超临界Hopf分岔;最后通过数值模拟验证了控制的有效性,并发现受控系统的颤振幅值(极限环大小)大大降低。

变速器电磁阀颤振控制研究

通过电磁阀及颤振算法建模,验证颤振算法的电磁阀控制可行性;以MicroAutobox&RapidPro为平台,对不同颤振参数、不同波形及在不同温度下,对电磁阀建压影响情况进行研究。

基于主动控制面的大跨悬索桥颤振控制

针对目前主动控制面研究中存在的不足,通过风洞试验探讨了控制面扭转运动对主梁周围流场的干扰效应,按照现代控制理论对动态系统的描述方式,建立了主动控制面颤振控制的状态空间模型,并以一座主跨3 000m的悬索桥为工程背景,采用二次型最优控制算法对主动控制面系统的颤振控制效果进行了数值仿真分析,讨论了控制面颤振控制参与模态的选择方法,分析了控制面布置长度和作动器数量对其颤振控制效果的影响。研究结果表明:在控制面宽度为1/20梁宽,距离主梁3.0倍梁高时控制面扭转运动会对主梁周围流场特别是前部区域的压力脉动产生影响,但控制面振动所造成的那部分卓越脉动压力在总脉动压力中的比例不足10%,在控制面气动力模型中可以忽略干扰效应产生的气动力;相比于模态幅值比,依据模态能量比选择参与模态进行颤振分析更为有效;安装主动控制面后主跨3 000 m的悬索桥颤振临界风速提高了近1倍,且在0~80m·s-1风速范围内可能发生的颤振形态均得到了有效控制,控制面的颤振控制效果随其布置长度和作动器数量的增加而逐步提高;作动器超过2组以后,作动器数量虽不会进一步提高悬索桥颤振临界风速,但控制面可以被划分为更多独立的部分,控制系统的可靠性将得到进一步增强。