MTMDs控制高速铁路简支箱梁桥车致振动噪声的研究

轨道不平顺性激励引起桥梁结构振动,进而向空间辐射噪声。为了探明多重调谐质量阻尼器(MTMDs)对桥梁结构噪声的影响,选取32 m双线混凝土简支箱梁为研究对象,建立了移动集中力-桥梁-MTMDs耦合振动模型,根据桥梁的挠曲频响函数,求取了MTMDs的最优控制参数。在此基础上,采用瞬态有限元法和声学边界元法研究了不同数量调谐质量阻尼器对桥梁的减振、降噪效果。研究结果表明:MTMDs能有效控制桥梁的最大振动响应;由于MTMDs仅对一阶竖弯频率处的结构振动控制有效,使得其对结构噪声的控制效果不甚明显,对近轨侧25 m处声场的平均降噪效果约0.5 dB。

MTMDs对浮置板轨道结构隔振性能的影响分析

本文建立车辆-浮置板轨道-MTMDs(调谐质量阻尼器)垂向耦合振动频域模型,其中车辆被视为2个转向架双层悬挂的多刚体系统、钢轨被视为离散点支承的无限长Timoshenko梁、浮置板被视为Kirchhoff薄板结构、MTMDs简化为质量-弹簧模型、扣件和板下钢弹簧被视为线性弹簧阻尼单元,通过Matlab软件编制程序计算分析在轨道不平顺作用下MTMDs及MTMDs与基体的质量比对浮置板隔振性能的影响。研究结果表明:在轨道不平顺激励下,针对浮置板轨道固有频率设计的MTMDs能够较有效抑制浮置板结构在固有频率附近的振动放大,同时也能减小扣件系统的力传递率和浮置板垂向振动加速度;MTMDs质量的变化在浮置板固有频率附近产生较大影响,在其他频段几乎不产生影响。在浮置板轨道固有频率附近,随着MTMDs质量的增加,浮置板轨道力传递率峰值、扣件的力传递率峰值以及浮置板垂向加速度功率谱峰值越小,其振动控制率越大。MTMDs总质量与浮置板质量比为0.1时,其在浮置板固有频率附近对浮置板力传递的控制率达到30%以上,已较好抑制浮置板在固有频率附近对振动的放大。

随机行走人群-大跨楼盖耦合振动及MTMD减振分析

为研究随机行走人群与大跨楼盖的耦合振动,基于随机人群荷载模型,推导出人群-大跨楼盖-TMD耦合动力方程,开展了随机人群行走下大跨楼盖动力特性参数及加速度响应的不确定性研究.结合遗传算法,建立了考虑人-结构相互作用的MTMD减振优化设计方法,并通过数值计算对比了单个TMD与优化MTMD的减振效果.结果表明,随机人群行走下,随着行走人数的增多,大跨楼盖一阶瞬时阻尼比大幅提高,一阶瞬时频率明显降低,且结构模态质量越小,相同行走人数下楼盖瞬时阻尼比的提升幅度与瞬时频率的下降幅度均越大.大跨楼盖加速度响应随着行走人数的增多先增大后减小,相同行走人数下的结构加速度随模态质量的减小而增大.大跨楼盖MTMD减振优化设计方法能够有效减小人群行走下楼盖的加速度响应,优化MTMD的减振效果明显优于单个TMD,最大提升率为46.36%.

MTMD系统减振原理及设计参数优化方法

文章明确了MTMD系统减振原理,并研究了MTMD系统参数优化设计,提出了一种基于自适应粒子群优化算法的MTMD参数优化方法,最后通过对某六跨连续钢箱梁进行MTMD设计参数优化,验证与分析了减振效果,证明了基于改进粒子群优化算法的MTMD参数优化方法的有效性。

MTMD控制结构地震反应的特性研究

本文对拥有多个调谐质量阻尼（MTMD）的建筑结构在简谐地震作用下的特性进行研究，并将MTMD与TMD进行比较。建筑结构假设为单自由度：MTMD中的n个TMD相互并联，并具有相同质量和阻尼系数，并假设具有等频率分布。分析可得，在已知质量系数的前提下，MTMD系统中MTMD的频率范围、阻尼系数和TMD的数量是MTMD系统的主要参数，它们对建筑结构的响应起主要作用，而且这些参数存在优化问题。优化MTMD对建筑结构的振动控制要比优化TMD更为有效。

人群激励下梁式人行桥振动控制和MTMD优化设计

通过对人群荷载的频谱分析,说明当人行桥的自振频率位于人群的激振频率范围内时,人行桥将产生共振。因而,对于此类人行桥,需要安装调谐质量阻尼器(TMD)对其进行减振控制。通过人群荷载功率谱密度分布求得人行桥的均方根加速度,然后将其作为目标函数提出了多重调谐质量阻尼器(MTMD)阻尼比和频率比任意分布的优化表达式,并采用遗传算法求解该问题。人群激励下人行桥的振动分析表明,人-桥共振时采用MTMD将比单个TMD具有更高的减振效率,通过保持MTMD中心频率不变而适当等比例扩大最优频率比可以有效提高人-桥-MTMD系统减振效率的鲁棒性。计算同时表明,MTMD的相对运动位移较小,完全可以满足人行桥对安装空间的要求。

高层建筑MTMD风振控制的参数优化

对高层建筑MTMD(多调质阻尼器 )风振控制的参数优化进行了研究。在保证模态参数基本不变的前提下 ,将高层建筑的三维有限元模型简化为一维多层剪切模型。推导了在高层建筑任意一层或多层上安装TMD后 ,其频域空间传递函数的显示表达 ,获得了高层建筑在风载荷作用下的随机响应 ,并采用遗传算法对MTMD进行参数优化。最后 ,给出了对香港某高层建筑进行MTMD参数优化的算例。

考虑舒适度的大跨楼盖MTMD系统混合优化设计

围绕大跨楼盖多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Dampers,MTMD)系统的设计方法开展研究。首先,建立了某高铁站房商业夹层的结构有限元模型,对其动力特性和振动舒适度进行了分析;随后,基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和模式搜索算法(Pattern Search,PS)构建了混合优化算法A(Hybrid Algorithm A,HA)和混合优化算法B(Hybrid Algorithm B,HB),并基于此建立了大跨楼盖MTMD减振优化设计方法;最后,通过数值算例对比了4种算法的寻优能力和稳定性,并分析了设置MTMD系统后,大跨楼盖加速度响应的分布和衰减规律。研究表明,对于质量、刚度等分布不均匀的复杂大跨楼盖,振动响应规律与一般楼盖有一定的差异;在相近的重分析次数下,利用HA得到的最优值平均为0.653,小于利用GA和PS得到的结果;设置MTMD系统后,大跨楼盖响应较大区域内的节点加速度均有所降低,最大衰减超过了30%。

斜拉桥拱形钢塔的MTMD风振控制研究

以杭州之江大桥为例,研究斜拉桥拱形钢塔动力特性及多重调谐质量阻尼器MTMD风振控制方法。运用ANSYS软件,分析拱形钢塔施工及成塔状态的动力特性,确定钢塔MTMD风振控制振型及频率。采用改进谐波合成法模拟随机性良好的脉动风场,以拱形钢塔顶部位移及加速度风振响应减振率为优化目标,对MTMD系统的参数进行优化分析,设计可控制拱形钢塔面内与面外振动的调谐质量阻尼器TMD结构及其参数。研究结果表明:MTMD系统的控制效率与其参数有很大关系,MTMD系统存在最优参数组合,对于拱形钢塔施工未合拢阶段(风振最不利状态),MTMD系统应选择质量比为0.01,TMD个数为12,阻尼比为0.05,带宽为0.1的参数组合。MTMD系统中各参数对结构位移和加速度减振效果的影响较为一致,一般加速度的减振率大于位移减振率。

MTMD-耗能框架填充墙减震数值分析

在多功能围护墙减震结构体系中,围护墙作为一个质量调谐减震阻尼器(TMD)中的质量块,可以克服传统框架结构在动力荷载作用下不能持久耗能的缺点。为了研究新型围护墙减震结构的减震性能,使MTMD减震技术更好的应用于结构设计,结合MTMD体系的减震原理、参数优化设计方法,对MTMD-钢框架结构系统的减震装置参数进行分析;应用SAP2000数值分析软件对结构的振动特性进行计算;采用时程分析法分别对普通钢框架、MTMD减震钢框架的地震反应进行对比分析。计算结果表明:基于多功能围护墙减震结构体系的MTMD钢框架具有显著的减震效果。模态分析得出各阶振动周期相应增大2-3倍;从时程分析结果来看,能够有效地减小结构地震反应峰值,减震效果一般在5%-40%之间。为MTMD在结构抗震方面的设计提供理论依据。

大跨屋盖结构MTMD风振控制最优性能研究

研究了大跨屋盖结构在风荷载作用下MTMD控制系统的最优性能。首先介绍了MTMD控制系统中TMD弹簧约束条件及其优化目标函数,然后利用基因遗传算法对MTMD控制系统进行了最优化参数分析,分析结果表明优化的MTMD控制系统具有良好的减振性能和较好的鲁棒性。探讨了TMD弹簧约束条件对MTMD最优化结果的影响,结果表明MTMD控制系统将降低其最优减振性能来满足TMD弹簧约束条件。

地震作用下高层钢结构MTMD控制参数取值及优化设计研究

本文对地震作用下结构 - MTMD系统的动力特性及优化设计进行了探讨。通过数值分析研究了 MTMD系统各设计参数间的关系 ,给出了 MTMD系统最优参数取值建议。提出了 MTMD系统优化设计及结构 - MTMD系统优化设计方法。最后 ,算例说明了本文方法的应用及 MTMD对结构地震反应控制的有效性。

FPS型MTMD在输电塔减震中的应用

输电线路不可避免地穿越高烈度地震区,地震作用不可忽视。FPS型MTMD是一种结构简单、安装方便、限位和复位性能好的减震装置。本文设计了一种质量板在四个球面上滑动的FPS型MTMD减震系统,并安装在某输电塔的横担处。利用有限元软件ANSYS,在考虑了导线的几何非线性基础上,建立了输电塔-导线体系的空间有限元分析模型,并用质量-弹簧单元模拟FPS-MTMD系统,研究减震系统对输电塔线体系的减震作用。结果表明,该装置对输电塔有较好的减震效果,能够有效地减小输电塔的地震反应,为进一步研究和工程应用提供依据和参考。

结构MTMD地震反应控制最优参数研究

本文对结构 Ｍ Ｔ Ｍ Ｄ 地震反应控制最优参数取值进行了初步探讨。导出了结构动力放大系统的计算公式。最后在数值分析基础上给出了 Ｍ Ｔ Ｍ Ｄ 最优参数。

MTMD对建筑结构多模态控制的减震分析

本文研究了MTMD对建筑结构多模态减震控制。将主结构简化为多自由度模型,MTMD对结构的反力与地震荷载共同作为结构的荷载输入进行分析;基于主结构多模态耦合进行推导分析,阐述了MTMD与结构之间的相互作用关系,提出MTMD的复惯性质量。提出MTMD的控制类型是加速度相关型的无源被动控制。从频域传递函数,白噪声、宽带和窄带地震激励下的结构相对位移和绝对加速度谱密度,以及El-centro地震波作用下结构的地震响应三个方面,分析了MTMD对顶部带有结构附属物的结构的控制效果。并且给出TMD的控制效果加以比较验证。算例说明MTMD多模态控制对结构的相对位移和绝对加速度均有较好的控制效果,并且优于TMD控制效果。

基于结构加速度响应控制时不同激励下MTMD性能的比较研究

基于结构的加速度响应控制 ,导出了四种类型激励下设置MTMD结构的加速度传递函数。于是MTMD的最优参数评价准则可定义为设置MTMD结构最大加速度动力放大系数最小值的最小化。MTMD的有效性评价准则定义为设置MTMD结构最大加速度动力放大系数最小值的最小化与未设置MTMD结构最大加速度动力放大系数之比值。数值结果表明 ,四种激励下MTMD的最优平均阻尼比、鲁棒性和有效性近似相同。然而 。

填充墙MTMD耗能钢框架结构振动台试验研究

为检验利用填充墙作为质量块的填充墙MTMD减震结构的实际地震反应控制效果,结合MTMD系统优化设计理论,设计了主子结构不同质量比和频率比的填充墙MTMD减震结构,以及无TMD的普通抗震框架结构,进行了锤击模态试验和不同地震输入水平下的振动台对比试验.模态分析表明,减震结构各阶周期更长,振动特性主要由第一阶平动效应控制,对第一振型的控制效果更好.振动台试验结果表明,减震结构在中大震阶段具有显著的减震效果,加速度峰值减震率在30 ～ 60％之间,位移峰值减震率在40～60％之间.质量比越大,频率比越接近1的减震结构,地震反应控制效果越好,且其减震能力优势更多体现在大震阶段.

MTMD在钢箱梁悬索桥高阶涡激振动控制中的应用

大跨度悬索桥模态密集,常遇风速下存在多个模态发生涡激共振的可能。鉴于多重调谐质量阻尼器(MTMD)在减振效率和鲁棒性方面的优点,探讨了MTMD理论在大跨度钢箱梁悬索桥高阶竖向涡激振动控制中的应用。首先从Scanlan线性涡激力模型出发,在不考虑气动刚度项和气动阻尼项的条件下得到安装MTMD后的加劲梁位移频响函数。然后以加劲梁位移频响函数峰值极小值为目标函数,运用基于Matlab的遗传算法完成MTMD方案的初步参数优化设计。最后,从结构固有频率波动和结构固有阻尼比变化两方面讨论了MTMD的控制效率和鲁棒性。计算结果表明,在MTMD的初步参数优化设计中忽略气动刚度项和气动阻尼项是可行的,适当扩大MTMD的频率范围和阻尼比可以使其在减振效率和鲁棒性上达到更好的平衡,比传统调谐质量阻尼器(STMD)更适合悬索桥涡激振动控制。

基于参数组合和加速度传递函数的最优MTMD研究

多重调谐质量阻尼器 (MTMD)是由许多频率成线性分布的调谐质量阻尼器组成。可能的系统参数组合形成 5种MTMD ,即MTMD -1～MTMD -5。基于具有一般MTMD时结构的加速度传递函数 ,建立了MTMD -1～MTMD -5加速度动力放大系数 (ADMF)的统一模式。利用ADMF和数值搜寻技术对MTMD -1～MTMD -5进行了参数研究。参数包括 :频率间隔、阻尼比、调谐频率比和总数。为了比较亦给出了TMD的数值结果。大量的数值比较表明 :在工程应用中 ,应优先选择MTMD -1。

常州东经120主题公园景观塔MTMD风振控制研究

将多重调谐质量阻尼器应用于某景观塔的风振控制,通过参数分析研究其控制效果随参数变化的一般规律,提出类似工程MTMD风振控制的分析方法。首先采用自回归滤波技术,考虑风速空间相关性,模拟具有随机性的脉动风场,采用SPA2000建立某景观塔结构有限元模型并计算该结构的风振响应,计算结果与风洞试验对比吻合良好;然后考虑结构主振型确定MTMD分析参数,建立某景观塔结构的MTMD风振分析模型,计算结构在MTMD系统控制下的风振响应,结果表明MTMD系统减振效果明显;最后研究质量比、TMD数量、阻尼比以及带宽对MTMD系统减振率的影响规律。结果表明MTMD系统存在最优参数,其中质量比、阻尼比以及带宽对MTMD位移和加速度减振效果一致的,且加速度的减振效果明显。