带碰撞惯质调谐质量阻尼器及其对高耸细长结构的风振控制研究

结合碰撞耗能机制和惯容系统,在已有惯质调谐质量阻尼器(TMDI)的基础上提出一种新型的带碰撞的惯质调谐质量阻尼器(PTMDI)。在该装置中,通过安装粘弹性材料制作的挡板限制质量块的移动,达到耗能、减小装置尺寸的目的,同时利用振子在碰撞过程中产生的加速度突变来提高惯质器的质量放大效应,在一定程度上解决高耸细长结构对阻尼器的空间和重量要求。以高杆灯为例建立了带有PTMDI受控系统的动力方程,研究风荷载作用下的减振性能,并与传统TMD和PTMD进行了对比。结果表明,PTMDI能以较小的附加质量实现对高杆灯的振动控制,控制效果均优于相同条件下的传统TMD和PTMD。参数影响分析表明,PTMDI的控制效果与碰撞间隔正相关,与碰撞刚度负相关,且对碰撞间隔的变化更为敏感。对于质量、惯性参数,质量比越大,PTMDI的控制效果越好,且减振性能随阻尼器的惯质比与质量比之比呈先增后减的趋势,存在最优值,质量比越大,对应的最优值越小。