工业精度大齿轮惯性质量阻尼器动力试验及干扰因素分析

为了解决工业精度齿轮惯性质量阻尼器缺乏相关研究的问题,在小齿轮振动台试验参考文献的基础上,采用加工精度7级的工业级钢制大质量齿轮进行了齿轮惯性质量阻尼器的动力试验.试验主要研究阻尼器在不同频率简谐位移激励下的工作性能以及各种干扰因素对试验结果的影响.试验结果表明:阻尼器在简谐位移激励下滞回曲线有负刚度特性,初始阶段滞回曲线呈正刚度现象;齿轮与齿条间的啮合、轴与支座的摩擦是影响阻尼器性能的主要因素;滑槽滚珠的碰撞、齿条的惯性力、滚珠滑槽的滚动摩擦是影响试验结果的主要干扰因素,并提出了试验方法改进建议.

基于能量的非堆积型多颗粒阻尼器减振机理分析

为进一步研究非堆积型多颗粒阻尼器(NPPD)减振机理,从能量角度基于等效连体惯容质量模型(DIMEM)对NPPD依次进行物理参数对应减振机理分析及振动控制过程中能量变化规律分析。首先对DIMEM模型进行简介,重点陈述DIMEM模型的建立、DIMEM-单自由度结构运动微分方程及试验验证。在此基础上,定义周期耗能指标及周期动量交换指标,并据此进行物理参数影响机理分析。最后,基于DIMEM模型依次进行自由振动、共振简谐激励及地震作用下减振效果分析,并重点对系统运动过程中能量变化规律及耗能占比进行讨论。结果表明多颗粒阻尼器减振效果变化规律受耗能及动量交换综合影响,单纯依靠耗能机理较难对NPPD减振效果变化规律进行解释。振动控制过程中系统能量主要通过颗粒之间相互作用进行耗散。基于DIMEM模型的NPPD减振机理及减振效果分析对于进一步认识颗粒阻尼器及颗粒阻尼器优化具有重要研究意义。

基于转动惯性效应的调谐质量阻尼器控制方法

转动惯性双重调谐质量阻尼器(Rotational Inertia Double-Tuned Mass Damper,RIDTMD)是一种由调谐黏滞质量阻尼器(Tuned Viscous Mass Damper,TVMD)和调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)组合而成的新型减振控制装置.采用RIDTMD作为控制装置,建立了多自由度结构-RIDTMDs系统的减振控制模型,并对其减振的有效性进行了研究.首先,基于RIDTMD装置的工作原理分析,给出了RIDTMD装置单体的力学简化模型;然后,建立了任意数目的 RIDTMD装置对多自由度结构减振的控制模型;并以控制系统的H2范数为优化目标,将RIDTMD装置的参数进行优化;最后,以一个3层框架结构为例,对RIDTMD装置的减振效果及装置参数对结构响应的影响规律进行分析,并与传统TMD装置进行对比,验证了RIDTMD装置减振的有效性.

旋转惯容阻尼伸臂控制体系减震性能研究

旋转惯容阻尼器(rotation inertia damper,RID)具有质量小、阻尼力大的特点,应用于伸臂结构体系时必须考虑其转动惯量的影响。通过研究RID工作机理,推导了RID伸臂控制体系的振动微分方程,并提出了该体系的地震响应简化算法;考虑RID转动惯量影响,研究了结构各参数与地震响应的关系及其对减震效果的贡献。结果表明:RID伸臂控制体系的地震响应简化算法计算结果合理,与有限元法结果吻合较好;RID的质量参数对伸臂位置及阻尼参数的最优值影响甚微,而且对结构地震响应的影响也可忽略;外柱刚度将显著影响伸臂位置与阻尼器参数的最优值,而且当外柱刚度较大时有利于RID的性能发挥;RID伸臂控制体系具有良好的减震性能,即使在RID质量参数较大的情况下,也能保证其阻尼力在等效力中起主导作用。

惯性减振和基础隔震混合控制研究

隔震结构是最为常见的减震方式之一,通过设置隔震层可以有效减小上部结构的地震反应,但同时隔震层也将承担较大的位移反应,这往往成为隔震结构设计时的主要限制因素。通过在隔震结构上加装调谐质量阻尼器(TMD)可以在一定程度上减小隔震层的位移反应,但是其减震效果受到质量比的限制。基于此,本文拟对一种新型的惯性减振装置(旋转惯性双重调谐质量阻尼器(RIDTMD))和基础隔震混合控制结构进行地震作用下的响应分析。RIDTMD在传统的弹簧单元和阻尼单元外又加入了质量单元,利用质量单元的旋转惯性进行减震,从而实现较大的表观质量,使减震效率和鲁棒性均有所提高。以某8层基础隔震结构为算例,研究了RIDTMD对混合控制体系控制效果的影响,并对TMD与惯性减振装置在隔震结构中的减震效果进行了比较。