超高层Tuned Mass Damper防震支撑系统技术研究应用

超高层建筑是现代城市建设的重要标志之一,其高度已经超过了传统建筑的极限。然而,随着建筑高度不断增加,地震的破坏力也越来越强,超高层建筑面临着更加严峻的安全挑战。因此,研究超高层建筑防震支撑系统技术非常重要,Tuned Mass Damper(TMD)是一种被广泛研究和应用的超高层建筑防震支撑系统技术,TMD最初是在20世纪60年代提出的,最早应用于桥梁上,后来,TMD被引入到建筑领域,并得到广泛的应用。通过精确调节质量、阻尼和弹性等参数来削弱地震引起的建筑物减震效应,从而减少了建筑物因地震造成的损害和崩塌的风险.

电力系统受迫振荡检测与自适应振荡抑制研究

电力系统受迫振荡的振荡频率与系统跨区域振荡模态接近,因而能够引发强烈振荡。文中提出了一种受迫振荡模态检测方法,其通过小信号分析方法得出系统在受迫扰动下对应受迫振荡模态的解析形式;同时提出一种不需要安装额外的功率振荡阻尼器的功率振荡阻尼控制策略,用于抑制受迫振荡以及跨区域振荡。通过改进的14机系统验证了文中方法的鲁棒性和优越性。仿真算例证明所提方法对于外界扰动具有较强鲁棒性,且较传统方法具有明显优越性。

馈能式半主动悬架振动自适应最优容错控制

为有效抑制馈能式半主动悬架在不确定因素下的振动,建立悬架机电耦合动力学模型,研究悬架能量转换效率随电参数的变化规律;推导自适应最优容错控制增益,分别在时域和频域中研究悬架的隔振能力;通过构建Lyapunov方程,建立悬架自适应最优容错控制策略的鲁棒性能指标,研究关键参数对鲁棒性能指标的影响规律。研究结果表明:电参数对悬架能量转换效率影响显著,悬架在第2阶固有频率处能量转换效率较高;所提出的自适应最优容错控制策略能够在时域和频域有效抑制振动,其隔振能力明显优于被动控制和自供能模式,控制策略鲁棒性指标受发电模块电感和永磁体外径变化的影响最为显著。

防振锤功率特性数值仿真与动力学优化

针对防振锤在不同工况下无法发挥最佳防振性能的问题,构建防振锤子系统模型,简化功率特性数据采集方程,设计实验装置对防振锤进行功率特性数值仿真计算,得到防振锤的功率特性曲线,并采用Kriging模型对防振锤的绞线抗弯刚度、绞线股间摩擦系数、材料内阻尼进行动力学优化。模拟实验结果表明:仿真结果与测定结果较为吻合,防振锤的功率特性仿真数值具有可靠性;在不同频率工况下,优化后输电导线的振幅、比振幅较小,说明防振锤功率消耗较大,具有更好的防振性能。

转角位移型阻尼器性能研究及工程应用

针对传统加固方案美观性不足、空间占有率大的缺点,本文提出一种应用于梁–柱节点的转角位移型金属阻尼器(RMD),该阻尼器外观为弧线型,布置点位于结构梁柱节点处,在保证耗能效果的同时,可最大程度满足建筑功能需求。RMD的耗能原理是梁–柱夹角变化推动阻尼器内部剪切钢板产生位移,耗能棒与剪切钢板相连,多根双曲线型金属棒在剪切板的带动下同时发生弯曲变形,进而耗散地震输入的能量。经有限元数值分析和力学试验研究发现,RMD拥有良好的耗能能力和塑性变形能力,即使在大变形下也不容易发生破坏,并且通过改变耗能棒的数量可以直接调节阻尼器的性能参数,满足不同的工程需求。由于现有常用工程设计软件中没有相应的转动型连接单元对RMD进行模拟,为方便工程设计,进一步提出一种直线型布置的等效模型,基于阻尼器变形前后位移等效原理,通过理论公式推导了等效模型物理参数计算方法,并使用有限元分析证实了该方法拥有较高的准确性。为评估该阻尼器的耗能效果,在相同的数量和布置形式下,将其与普通钢隅撑、黏弹性转角阻尼器分别设置在某一复杂电厂结构中进行减震设计分析。计算结果表明,RMD能够有效降低结构的地震响应,且减震效果优于隅撑与黏弹性转角阻尼器。

振动能量采集型磁流变阻尼器发电性能研究

为了解决磁流变阻尼器对外部电源的过度依赖以及避免其断电失效的风险,设计了一种结构简单、可实现振动能量采集的磁流变阻尼器。该阻尼器由基于磁流变效应的减振装置和基于电磁感应原理的发电装置组成。首先,基于磁路欧姆定理建立了电磁感应发电装置的振动能量采集数学模型;其次,应用MATLAB软件进行发电装置发电性能分析,研究了装置发电性能与结构设计变量之间的关系;接着,采用COMSOl软件对2种不同永磁体组结构的发电装置进行了电磁仿真分析与对比,重点分析了发电装置永磁体组高度对发电性能的影响;最后,仿真分析了不同振动频率和幅值对装置发电性能的影响。结果表明:在一定范围内,感应线圈绕线槽高度值与发电性能指标值基本呈线性关系,永磁体组高度、导磁垫片高度与绕线筒径向厚度均存在最优值。无论在何种频率或幅值振动激励下,永磁体组高度为30 mm的发电装置单线圈感应电压的峰值比永磁体组高度为20 mm的大42.5%左右,输出功率峰值大22.3%左右。研究结果可为提高振动能量采集型磁流变阻尼器发电性能提供参考。

混合动力汽车功率分流传动系统扭转振动及其影响因素研究

针对某款混合动力汽车,综合考虑发动机、电机、复合行星齿轮机构、离合器、减速器、差速器和半轴等部件,采用集中质量法建立功率分流传动系统动力学模型。在此基础上,分析不同运行工况下传动系统固有频率和振型,分别研究电机和发动机激振频率与传动系统固有频率之间的关系,仿真分析扭转减振器刚度对传动系统固有频率的影响规律,通过改变扭转减振器刚度从而使得传动系统共振转速远离发动机常用工作区。

变配电室事故风机的设置方式与配电分析及风阀的形式选择

针对应用于变配电室场所的事故风机,分析了事故风机的功能、供电电源定性和配电方式、风机的设置方式及位置、风机相关风阀的形式选择等问题。同时,结合工程经验及相关规范,给出了见解和建议方案。

基础隔震耗能结构基于Kanai-Tajimi谱的随机响应简明解法研究

针对在Kanai-Tajimi谱激励下设置广义Maxwell阻尼器的多自由度基础隔震耗能结构进行响应分析比较复杂的问题,提出一种求解响应的简明解法。首先,联立广义Maxwell阻尼器本构方程与原结构运动方程,重构结构运动方程;其次,利用复模态法将运动方程解耦获得了系列响应的特征值以及复模态参与系数,进而获得结构系列响应的统一表达式;最后,计算激励功率谱与响应功率谱的二次正交式,获得了结构响应0~2阶谱矩及方差的简明解析解。算例计算了一多自由度结构响应的方差及0~2阶谱矩,将计算结果与虚拟激励法进行比较,证明本文所提方法的正确性,同时具有更高的计算效率。

结构恢复力非参数化模型识别的改进容积卡尔曼滤波方法

对地震等强动力荷载作用过程中结构损伤的发生发展过程进行识别,必须考虑结构行为的非线性。本文运用相对位移和相对速度的幂级数多项式表征结构恢复力模型,提出一种基于改进的容积卡尔曼滤波算法(Updated Cubature Kalman Filter, UCKF)和结构部分自由度上加速度响应时程的结构参数、未知响应及恢复力非参数化模型识别方法。以一个含磁流变阻尼器的多自由度数值模型为例,考虑20%的加速度响应测量噪声影响,识别出模型的结构参数、未知响应及阻尼力。并将本文方法所得结果分别与基于扩展卡尔曼滤波算法、传统容积卡尔曼滤波算法及含记忆衰退的扩展卡尔曼滤波算法所得结果进行比较。对一个带磁流变阻尼器的四层剪切型框架模型进行激振试验,基于部分自由度上的加速度响应时程实测值,识别出结构参数、未知动力响应以及阻尼器阻尼力的非参数化模型,通过与实测结果的比较,验证了本文方法的可行性。

核电站设备用大型液压阻尼器故障分析

“华龙一号”是具有完全自主产权的第三代压水堆核电创新成果,是目前核电站主流堆型。核电站设备用大型液压阻尼器(以下简称“设备阻尼器”)属于核安全1级设备,是蒸发器、主泵等主设备支撑的关键部件,其性能的好坏会影响蒸汽发生器、主泵等的安全运行。在蒸汽发生器、主泵等设备正常运行过程中,必然会受到振动、地震、热位移、温度等因素影响,设备阻尼器性能参数是否满足设计要求尤为重要,一旦失效会引起主设备动态反应的变化,这些影响通过接管、管道传播,对整个系统的设备都有潜在的威胁,给电厂运行带来隐患。文中利用故障分析方法对设备阻尼器性能参数进行故障分析,通过故障原因、故障模式、薄弱环节及失效模式分析,为核电站主要设备安全运行提供强有力的保障,提高整体系统的可靠性。

粘滞型胶泥吸能器建模与实验分析

根据实验所得胶泥材料的特性曲线,选用幂律非牛顿粘性流体的经验公式来表述胶泥材料的本构关系。基于大量的实验、相关的理论和合理的假设推导出一种粘滞型胶泥吸能器的宏观数学模型,分析了速度相关指数对粘滞型流体力学性能的影响。借助实验结果运用最小二乘法确定数学模型参数,从能量吸收的角度验证该数学模型和能量吸收模型。从而证明模型的可靠性。

基于功率法的TMD系统参数优化与减振性能分析

建立了结构-TMD体系的功率平衡方程,从功率的角度分析了TMD系统在地震激励下减振效果,并考虑结构周期与阻尼比的影响。经HHT变换得到地震激励的时频图,解释了有控体系较无控结构在某些时刻各功率放大的原因。推导了结构基底受简谐荷载作用时,主结构的耗能功率公式,以主结构的耗能功率最小为优化目标得到TMD最优频率比及阻尼比,并与以往的四种优化方法进行了对比。结果表明,基于耗能功率最小的优化方法在随机激励下的位移方差及确定地震波作用下的能量及功率响应的大小均介于上述四种优化方法之间,且较无控结构均有大幅度的减小,因此该优化方法具有一定的适应性与可靠性。

超高层结构应用液体黏滞阻尼器在中国的发展

液体黏滞阻尼器在高层和超高层建筑中起到抗震和抗风的结构保护作用,已经在国内外得到广泛认可。近十年来,在国内应设计院委托,前后计算分析了近20个高层、超高层建筑工程,其中7座已经被业主和超限审查通过,4个工程已经完成,3座已在施工或正在准备施工,还有几座在和业主讨论中,还有一半以上的建筑因各种原因阻尼器不能被采用,但在阻尼器的设计计算过程中,发现有很多创新点或启发,希望和设计者分享。在超高层结构发展应用过程中,美国的阻尼器设备公司在阻尼器开发方面也有很多发展,均做一简单介绍,供讨论参考。

自供电式汽车磁流变减振器特性研究

针对现有磁流变减振器自供电装置结构复杂、机电转换效率低能等问题,提出一种运用滚珠丝杠驱动的盘式永磁发电机的能量采集器。介绍盘式永磁发电机的结构和原理;运用software Maxwell 3D软件分析发电机气隙磁密,理论计算出发电机基本机电能量转换关系;建立了盘式发电机的电磁有限元模型,用仿真软件对所设计的电机空载负载输出电压进行研究;制作了样机,对盘式永磁发电机分别进行定转速激励和正弦激励测试其机电转换性能;研究带有能量采集器的磁流变减振器在正弦激励下阻尼力特性。试验结果表明该盘式永磁电机能够为磁流变减振器提供所需的电能。

大吨位双出杆粘滞阻尼器开发的数值模拟与实验研究

阐述了大吨位双出杆粘滞阻尼器开发的数值与实验研究结果。基于硅油的幂律特性,通过对硅油介质的流态分析,介绍了非牛顿幂律流体模型对粘滞阻尼器耗能和阻尼出力的影响,与粘滞阻尼器的分析模型和计算公式。在商用流体软件平台上利用动网格技术对样品粘滞阻尼器阻尼出力进行了计算;综合实验研究结果,最终确定了大吨位土木用粘滞阻尼器设计的经验方法。另一方面,实验曲线和数值曲线基本吻和,验证了通过数值手段对粘滞阻尼器的出力特性进行预分析,从而提高开发精度、指导产品设计和缩短产品的开发周期的可行性。

粘滞流体阻尼器冲击缓冲特性研究

为获得粘滞流体阻尼器冲击缓冲特性,设计并制作一种非牛顿流体粘滞阻尼器样机,而后对其进行了不同高度下的冲击缓冲实验。为从流体力学角度分析阻尼力机理,建立改进幂律模型来描述硅油的粘度特性,并通过对实验数据的拟合获得其中待定参数。采用FLUENT软件并结合动网格技术,对阻尼器流场仿真后获得冲击载荷作用下阻尼力输出特性,将之与实验结果相对比,发现结果基本一致,可用于指导阻尼器初步设计。

单摆式TMD简介及其减振性能分析

调谐质量阻尼器(简称TMD)是最早的一种结构振动控制装置,对于控制结构的风振反应具有非常明显的效果。文章主要介绍其中的一种TMD装置-单摆式TMD,并尝试将单摆式TMD应用于风力发电塔。利用单摆式TMD的减振消能作用,减小风力发电塔因风力作用产生的振动,从而减小振动引起的发电机故障和风力发电塔损坏。

基于自供电的磁流变阻尼器内部状态无线监测系统设计

为了获取磁流变阻尼器内部状态参数并解决能量供给问题,设计了一套基于自供电技术的磁流变阻尼器内部状态无线监测系统。通过能量采集装置将服役状态下磁流变阻尼器中磁流变液的动能转换为电能,再经能量管理电路进行高效充放电管理,为无线发射模块和传感器供电,无线发射模块将传感器采集到的数据发送给外部接收模块进行处理。实验结果表明:采集到的能量能够驱动无线传感模块正常工作,该系统能准确获取阻尼器内部温度、压强信息,为磁流变阻尼器的进一步研究提供理论依据和技术支持。

缸式黏滞阻尼器力学性能的理论与试验研究

简述缸式黏滞阻尼器的结构和力学分析模型;基于幂律流体理论对双出杆黏滞阻尼器的阻尼系数与设计参数的关系进行分析,推导出幂律流体模型的计算阻尼系数表达式;利用MTS对其进行力学性能试验研究,试验结果与计算结果吻合;提出黏滞阻尼器的力学性能试验分析设计与方法。