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Parameters Optimization and Performance Evaluation of the Tuned Inerter Damper for the Seismic Protection of Adjacent Building Structures
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作者 Xiaofang Kang Jian Wu +1 位作者 Xinqi Wang Shancheng Lei 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2024年第1期551-593,共43页
In order to improve the seismic performance of adjacent buildings,two types of tuned inerter damper(TID)damping systems for adjacent buildings are proposed,which are composed of springs,inerter devices and dampers in ... In order to improve the seismic performance of adjacent buildings,two types of tuned inerter damper(TID)damping systems for adjacent buildings are proposed,which are composed of springs,inerter devices and dampers in serial or in parallel.The dynamic equations of TID adjacent building damping systems were derived,and the H2 norm criterion was used to optimize and adjust them,so that the system had the optimum damping performance under white noise random excitation.Taking TID frequency ratio and damping ratio as optimization parameters,the optimum analytical solutions of the displacement frequency response of the undamped structure under white noise excitation were obtained.The results showed that compared with the classic TMD,TID could obtain a better damping effect in the adjacent buildings.Comparing the TIDs composed of serial or parallel,it was found that the parallel TIDs had more significant advantages in controlling the peak displacement frequency response,while the H2 norm of the displacement frequency response of the damping system under the coupling of serial TID was smaller.Taking the adjacent building composed of two ten-story frame structures as an example,the displacement and energy collection time history analysis of the adjacent building coupled with the optimum design parameter TIDs were carried out.It was found that TID had a better damping effect in the full-time range compared with the classic TMD.This paper also studied the potential power of TID in adjacent buildings,which can be converted into available power resources during earthquakes. 展开更多
关键词 Adjacent buildings tuned inerter damper(tid) H2 norm optimization vibration control energy harvesting
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Parameter Optimization of Tuned Mass Damper Inerter via Adaptive Harmony Search
2
作者 Yaren Aydın Gebrail Bekdas +1 位作者 Sinan Melih Nigdeli Zong Woo Geem 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2024年第12期2471-2499,共29页
Dynamic impacts such as wind and earthquakes cause loss of life and economic damage.To ensure safety against these effects,various measures have been taken from past to present and solutions have been developed using ... Dynamic impacts such as wind and earthquakes cause loss of life and economic damage.To ensure safety against these effects,various measures have been taken from past to present and solutions have been developed using different technologies.Tall buildings are more susceptible to vibrations such as wind and earthquakes.Therefore,vibration control has become an important issue in civil engineering.This study optimizes tuned mass damper inerter(TMDI)using far-fault ground motion records.This study derives the optimum parameters of TMDI using the Adaptive Harmony Search algorithm.Structure displacement and total acceleration against earthquake load are analyzed to assess the performance of the TMDI system.The effect of the inerter when connected to different floors is observed,and the results are compared to the conventional tuned mass damper(TMD).It is indicated that the case of connecting the inerter force to the 5th floor gives better results.As a result,TMD and TMDI systems reduce the displacement by 21.87%and 25.45%,respectively,and the total acceleration by 25.45%and 19.59%,respectively.These percentage reductions indicated that the structure resilience against dynamic loads can be increased using control systems. 展开更多
关键词 Passive control optimum design parameter optimization tuned mass damper inerter time domain adaptive harmony search algorithm
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基础隔震结构附加变化型调谐质量惯容阻尼器的优化设计研究
3
作者 叶昆 杨启帆 陈振明 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期1368-1376,共9页
在强震作用下基础隔震结构的隔震层将发生非常大的水平变形。已有研究表明采用在基础隔震结构的隔震层附加变化型调谐质量阻尼器(VTMD)的混合控制策略能够有效降低隔震层的水平变形需求,然而该混合控制策略最大的缺陷在于需要很大的调... 在强震作用下基础隔震结构的隔震层将发生非常大的水平变形。已有研究表明采用在基础隔震结构的隔震层附加变化型调谐质量阻尼器(VTMD)的混合控制策略能够有效降低隔震层的水平变形需求,然而该混合控制策略最大的缺陷在于需要很大的调谐质量。考虑到惯容装置具有明显的质量放大效应,本文提出将惯容装置(Inerter)与VTMD中的阻尼器并联,从而形成具有较小调谐质量的变化型调谐质量惯容阻尼器(VTMDI),并将其附加在基础隔震结构的隔震层,基于随机振动的分析框架开展了VTMDI参数的优化设计研究。研究表明直接将基础隔震结构的上部结构层间变形作为优化目标的传统优化策略并不经济有效。为此,本文提出了一种基于两步优化法的优化策略,该优化策略首先确保附加VTMDI的基础隔震结构相对于附加相同阻尼的基础隔震结构具有更优的控制效果;然后确保附加VTMDI的基础隔震结构的上部结构层间变形最小。通过动力时程分析结果表明:两种优化策略都能有效降低隔震层的水平变形和上部结构的层间变形,同时不会导致调谐质量出现过大的运动行程,基于两步优化法的优化策略更为经济有效。 展开更多
关键词 基础隔震结构 惯容 变化型调谐质量阻尼器 随机振动 优化设计 两步优化法
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调谐负刚度-惯容质量阻尼器参数优化与地震响应控制
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作者 易举 徐凯 +3 位作者 何晓晖 华旭刚 温青 陈政清 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1015-1022,共8页
提出一种调谐负刚度-惯容质量阻尼器(TNIMD),用于地震作用下的结构减震控制。通过拉格朗日方程得到结构TNIMD耦合系统运动方程,采用定点理论进行TNIMD参数优化设计,讨论最优负刚度系数的取值,开展参数分析和减震效果验证。参数分析研究... 提出一种调谐负刚度-惯容质量阻尼器(TNIMD),用于地震作用下的结构减震控制。通过拉格朗日方程得到结构TNIMD耦合系统运动方程,采用定点理论进行TNIMD参数优化设计,讨论最优负刚度系数的取值,开展参数分析和减震效果验证。参数分析研究表明:TNIMD对主结构位移响应的控制优于无负刚度元件下的调谐惯容质量阻尼器(VTMDI),且质量比及惯容比越小,TNIMD相对优势越大。减震分析结果表明:在远场、近场脉冲及近场无脉冲地震作用下,TNIMD对主结构位移及绝对加速度响应的控制效果均优于VTMDI,验证了TNIMD减震的优越性,为TNIMD研究提供参考。 展开更多
关键词 惯容 调谐质量阻尼器 负刚度 参数优化 地震响应
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惯容式阻尼器耗能减振机理分析研究
5
作者 李瑞林 刘金龙 林均歧 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第23期220-229,269,共11页
惯容是一种新型的力学元件,其常与弹簧元件和阻尼元件相互连接后形成惯容式阻尼器,以协同发挥耗能减振作用。在工程结构的振动控制中,惯容式阻尼器(如调谐惯容式阻尼器(tuned inerter damper,TID)和调谐黏滞质量阻尼器(tuned viscous ma... 惯容是一种新型的力学元件,其常与弹簧元件和阻尼元件相互连接后形成惯容式阻尼器,以协同发挥耗能减振作用。在工程结构的振动控制中,惯容式阻尼器(如调谐惯容式阻尼器(tuned inerter damper,TID)和调谐黏滞质量阻尼器(tuned viscous mass damper,TVMD))往往比传统的黏滞阻尼器具有更出色的减振性能。为了探究TID和TVMD这两种惯容式阻尼器的减振机理及优点,基于简化的单自由度减振结构,利用动力学理论推导了两种惯容式阻尼器在动力条件下为结构提供的附加等效刚度系数和阻尼系数的表达式。通过对这些表达式的分析研究,得出了惯容式阻尼器提供附加正负刚度和产生耗能增效机制的显式条件。此外,还基于滞回曲线展现了惯容元件的负刚度特性,并说明了在耗能增效机制下,阻尼器内部惯容元件和弹簧元件对黏滞阻尼元件两端响应的放大作用,从而直观解释了惯容式阻尼器的减振优势。 展开更多
关键词 振动控制 惯容 调谐惯容式阻尼器(tid) 调谐黏滞质量阻尼器(TVMD) 理论分析
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基于双惯容调谐质量系统的半潜式海上风力机振动控制
6
作者 曾伟杰 张颖 +2 位作者 邓燕飞 郭川睿 任伟新 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期983-994,共12页
与固定式海上风力机相比,漂浮式海上风力机的振动问题更为突出,进一步控制漂浮式海上风力机的振动成为了工程难题.针对此问题,探索了惯容调谐质量阻尼器(惯容-TMD,即IBA)系统对半潜式海上风力机的振动抑制效果,并提出一种基于结构阻抗... 与固定式海上风力机相比,漂浮式海上风力机的振动问题更为突出,进一步控制漂浮式海上风力机的振动成为了工程难题.针对此问题,探索了惯容调谐质量阻尼器(惯容-TMD,即IBA)系统对半潜式海上风力机的振动抑制效果,并提出一种基于结构阻抗的惯容-TMD综合优化设计方法,从整个设计空间出发保证惯容-TMD的最优性.为寻求最优的减振效果,基于达朗贝尔原理建立风力机-惯容-TMD动力学模型,采用双IBA的控制策略同时对半潜式海上风力机浮台和塔筒的振动响应进行抑制,并从增益效果角度,比较了双IBA与双TMD的减振性能.最后对OpenFAST软件进行二次开发,数值验证了风浪联合作用下双IBA相对于双TMD减振性能的提升.结果表明:双减振装置的减振性能相较于单个减振装置有明显提升,且双IBA振动控制效果要优于双TMD;此外,基于惯容器质量增益效果,在达到最优TMD相同减振效果的情况下,机舱惯容-TMD(NIBA)和浮台惯容-TMD(PIBA)分别可将结构减振器中质量元件的质量减少23.9%和32.2%,大幅降低装置成本. 展开更多
关键词 漂浮式海上风力机 惯容 调谐质量阻尼器 振动控制
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电磁调谐双质阻尼器的参数优化及对结构减震分析 被引量:7
7
作者 孙洪鑫 罗一帆 +2 位作者 王修勇 禹见达 彭剑 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期410-418,共9页
目的利用电磁阻尼单元代替经典调谐质量阻尼器中的黏性阻尼单元,引入惯质概念,提出一种具有结构减震功能的新型电磁调谐双质阻尼器(EM-TMID).方法依据达朗伯原理,建立EM-TMID与单自由度耦合结构在地震作用下的动力学模型;然后基于蒙特卡... 目的利用电磁阻尼单元代替经典调谐质量阻尼器中的黏性阻尼单元,引入惯质概念,提出一种具有结构减震功能的新型电磁调谐双质阻尼器(EM-TMID).方法依据达朗伯原理,建立EM-TMID与单自由度耦合结构在地震作用下的动力学模型;然后基于蒙特卡洛-模式搜索法数值优化理论,分别以主结构位移和加速度峰值最小为目标函数,对EM-TMID进行参数优化,得到EM-TMID的结构频率比、电磁阻尼比和机电耦合系数的优化参数;最后通过频域和时域两种方法仿真分析了EM-TMID对结构的减震性能.结果在频域分析中,EM-TMID的主结构位移和加速度频响峰值优于固定点法的经典TMD;在时域分析中,EM-TMID对结构位移、加速度峰值和均方根的减震性能均优于经典TMD.结论 EM-TMID较经典TM D有更好的动态特性和鲁棒性,有效地提高了对结构的减震效果. 展开更多
关键词 调谐质量阻尼器 电磁阻尼器 惯质 参数优化 结构振动控制
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基于性能需求的基础隔震结构附加调谐惯容阻尼器的优化设计研究 被引量:10
8
作者 叶昆 舒率 《动力学与控制学报》 2020年第5期57-62,共6页
为了克服调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)质量过大的缺陷,用惯容器(Inerter)代替TMD中的质量块,形成调谐惯容阻尼器(Tuned Inerter Damper,TID).将TID附加在基础隔震结构的隔震层,对TID进行优化设计研究.以两自由度基础隔震结构... 为了克服调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)质量过大的缺陷,用惯容器(Inerter)代替TMD中的质量块,形成调谐惯容阻尼器(Tuned Inerter Damper,TID).将TID附加在基础隔震结构的隔震层,对TID进行优化设计研究.以两自由度基础隔震结构体系的简化模型为研究对象,以白噪声激励下的振动响应为指标对TID进行参数研究,确定了一种以隔震层水平位移控制为约束、以最小上部结构绝对加速度为优化目标的优化问题,在两种控制准则下对TID进行优化设计,与仅附加线性粘滞阻尼器(Linear Viscous Damper,LVD)的基础隔震结构进行比较,最终发现TID对基础隔震结构的性能控制有着良好的效果,能同时降低隔震层水平位移和上部结构绝对加速度,并且效果优于LVD. 展开更多
关键词 调谐惯容阻尼器 基础隔震结构 性能需求 优化设计
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双调谐颗粒惯容系统的减震控制研究 被引量:3
9
作者 鲁正 周超杰 陈芸菲 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2022年第6期35-43,共9页
为有效提升传统阻尼器的减震性能,文中提出一种双调谐颗粒惯容系统(particle inerter system,PIS)进一步发挥惯容系统的质量放大效应和阻尼放大效应提高阻尼器的减震控制性能,并实现轻质化减震控制。首先基于简谐激励分析了典型惯容系... 为有效提升传统阻尼器的减震性能,文中提出一种双调谐颗粒惯容系统(particle inerter system,PIS)进一步发挥惯容系统的质量放大效应和阻尼放大效应提高阻尼器的减震控制性能,并实现轻质化减震控制。首先基于简谐激励分析了典型惯容系统C2的动力响应特性,并选取惯容系统C2与颗粒调谐质量阻尼器耦合共同实现震动控制效果;然后选用3条地震波作为外界激励,对附加PIS的单自由度结构进行数值仿真分析,将其与附加颗粒调谐质量阻尼器的结构性能作对比,发现双调谐颗粒惯容系统具有较好的减震控制效果,尤其是对均方根响应的控制。同时,以输入El Centro波为例,双调谐颗粒惯容系统能够减小阻尼器运行行程并实现轻质化设计,具有一定的实际工程应用价值。 展开更多
关键词 双调谐颗粒惯容系统 惯容系统 颗粒调谐质量阻尼器 轻质化设计
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MTLCDI控制连体超高层建筑风振响应研究 被引量:1
10
作者 王钦华 吴华晓 +2 位作者 田华睿 唐意 贾彬 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期976-988,共13页
将惯容元件与安装在连体超高层建筑各自原有的水箱串联组成多调谐液柱惯容阻尼器(MTLCDI),用于控制连体超高层建筑的风振响应。MTLCDI不仅发挥水箱供水和消防的功能,还利用惯容元件的质量放大效应使其在实际质量较小的情况下有效控制主... 将惯容元件与安装在连体超高层建筑各自原有的水箱串联组成多调谐液柱惯容阻尼器(MTLCDI),用于控制连体超高层建筑的风振响应。MTLCDI不仅发挥水箱供水和消防的功能,还利用惯容元件的质量放大效应使其在实际质量较小的情况下有效控制主体结构的风致响应。建立了MTLCDI控制连体超高层建筑风振响应的非线性运动方程,用等效线性化方法讨论该方程的解;结合测压风洞试验,以某一连体超高层建筑为工程实例分析MTLCDI的振动控制效果;将MTLCDI控制效果与单、多调谐质量惯容阻尼器(TMDI,MTMDI)、单调谐液柱惯容阻尼器(TLCDI)的控制效果进行比较。结果表明:与其他3种阻尼器相比,MTLCDI能有效减小连体超高层建筑的风致加速度响应、脉动位移响应和层间位移角,还兼具有效利用建筑物各自水箱和节省安装空间的优势。研究结果为连体超高层建筑风振控制设计提供参考。 展开更多
关键词 惯容元件 多调谐液柱阻尼器 连体超高层建筑 风振控制 风洞试验
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随机地震动作用下结构-TMDI系统参数设计与概率密度演化分析 被引量:1
11
作者 彭勇波 孙培芳 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期8-20,共13页
针对随机地震动作用下结构-调谐质量惯容阻尼器(TMDI)系统参数设计与概率密度演化分析开展研究。首先采用定点理论公式和基于遗传算法的数值优化方法,结合规范选波进行低惯质比、中惯质比和高惯质比TMDI参数优化。在此基础上,结合概率... 针对随机地震动作用下结构-调谐质量惯容阻尼器(TMDI)系统参数设计与概率密度演化分析开展研究。首先采用定点理论公式和基于遗传算法的数值优化方法,结合规范选波进行低惯质比、中惯质比和高惯质比TMDI参数优化。在此基础上,结合概率密度演化理论与物理随机地震动模型,进行随机地震动作用下结构-TMDI系统概率密度演化分析,并比较具有相同质量比的常规调谐质量阻尼器(TMD)的减震性能。算例分析表明:定点理论公式不能合理设计结构-TMDI系统,基于遗传算法的数值优化方法能高效、可靠地获得最优阻尼器参数;相同等效质量比的TMDI比TMD的减震性能更优越,结构可靠度显著提升,达到安全性设计要求;同时,TMDI仅采用了TMD设计1/50的物理质量,且仅需40%的冲程设计要求。文章研究在概率意义上揭示了TMDI增效、减质、限程的技术优势。 展开更多
关键词 调谐质量惯容阻尼器 参数优化 随机地震动 概率密度演化理论 物理随机地震动模型 可靠度
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非理想型颗粒惯容系统的减震性能研究
12
作者 鲁正 周超杰 +1 位作者 谢丽宇 陈云 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第S01期168-174,共7页
该文考虑了非理想型惯容器中阻尼的存在,将PTMD与惯容系统(惯容单元和阻尼单元并联)相结合,提出一种新的减震系统—颗粒惯容系统(Particle Inerter System,PIS)。首先,基于简谐荷载激励分析了惯容系统的动力响应特性;随后,建立了PIS基... 该文考虑了非理想型惯容器中阻尼的存在,将PTMD与惯容系统(惯容单元和阻尼单元并联)相结合,提出一种新的减震系统—颗粒惯容系统(Particle Inerter System,PIS)。首先,基于简谐荷载激励分析了惯容系统的动力响应特性;随后,建立了PIS基于单自由度结构的运动控制方程,对比研究了PIS和PTMD在地震激励下的减震性能;最后,以El Centro波为例,对PIS的减震机理展开分析,并得到惯质比和阻尼系数对PIS控制效果的影响。研究表明,PIS在不同地震激励作用下的减震性能良好,相较于PTMD减震效果更好,可以有效抑制单自由度主体结构的震动;在El Centro波作用下,PIS相比于PTMD的峰值和均方根响应减震优势均在26%以上,阻尼器工作行程减少47.54%,阻尼器的耗能效率更高,进而可实现高性能要求下PTMD的轻质化设计;随着惯质比的增大,PIS的控制效果呈上升趋势,而阻尼系数则恰恰相反。 展开更多
关键词 颗粒调谐质量阻尼器 惯容系统 颗粒惯容系统 减震性能 轻质化设计
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一种新型惯容减震器的设计及减震效果研究 被引量:11
13
作者 刘良坤 谭平 +2 位作者 闫维明 李祥秀 周福霖 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第15期156-163,170,共9页
采用TID(调谐惯容减震器)型惯容器对结构进行减震控制,推导了基底白噪声激励下安装惯容器的单自由度结构及多自由度的最优阻尼参数和最优刚度参数解析式,并给出了其相应的减震效果分析以及在多自由度结构中的应用,分析表明:考虑结构阻... 采用TID(调谐惯容减震器)型惯容器对结构进行减震控制,推导了基底白噪声激励下安装惯容器的单自由度结构及多自由度的最优阻尼参数和最优刚度参数解析式,并给出了其相应的减震效果分析以及在多自由度结构中的应用,分析表明:考虑结构阻尼的情况下最优参数解析解仍有较高的精确性,而且阻尼比越小误差越小,精确性越高,TID的减震效果也更明显;结构自身阻尼比较大,可采用较大质量比改善其减震效果;随机地震激励下,即使隔震层阻尼比小于普通隔震的阻尼比,安装TID或TMD后,结构仍可能取得更好的减震效果,并且在同等阻尼比下,其减震效果更加显著;相对于TMD,TID安装在底层效果较好,但同样质量比的情况下,对顶层响应减震效果略差,考虑到TID具有质量放大效应,可以弥补甚至超过TMD减震效果,且可制成杆状,安装也相对方便。 展开更多
关键词 惯容器 减震 最优 tid 放大
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电磁调谐双质阻尼器的H_2参数优化及对结构减震分析 被引量:9
14
作者 罗一帆 孙洪鑫 王修勇 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期89-99,共11页
该文在利用电磁阻尼单元代替经典型调谐质量阻尼器中的粘性阻尼单元的基础上,引入惯质单元,形成一种新型的具有结构减振和能量收集双重功能的电磁调谐双质阻尼器(electromagnetic tuned mass-inerter damper,EM-TMID)。依据达朗伯定理,... 该文在利用电磁阻尼单元代替经典型调谐质量阻尼器中的粘性阻尼单元的基础上,引入惯质单元,形成一种新型的具有结构减振和能量收集双重功能的电磁调谐双质阻尼器(electromagnetic tuned mass-inerter damper,EM-TMID)。依据达朗伯定理,建立EM-TMID与单自由度结构耦合结构受地震作用时的动力学模型。然后基于H2优化理论,即以主结构位移均方根值最小为目标函数,对EM-TMID进行参数优化,得到EM-TMID的结构频率比、电磁阻尼比和机电耦合系数的最优解析式。最后通过频域和时域两种仿真方法数值仿真分析了EM-TMID对结构的减震和能量收集的双重性能。结果表明,在频域分析中,EM-TMID的主结构位移峰值和频响面积均优于经典TMD、EM-TMD和TMDI。在时域分析中,EM-TMID对结构位移、加速度的峰值和均方根值的减震性能均优于经典TMD,同时能够进行能量收集。 展开更多
关键词 防灾减灾工程 结构振动控制 调谐质量阻尼器 电磁阻尼器 惯质 能量回收
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具有调谐惯容阻尼器的建筑结构减震设计 被引量:5
15
作者 刘良坤 谭平 +1 位作者 闫维明 周福霖 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期751-757,共7页
为提升传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)应用的方便性,提出利用调谐惯容阻尼器(tuned inerter damper,简称TID)对结构进行减震控制,推导了基底白噪声激励下建筑结构的TID最优阻尼参数和最优刚度参数的解析式以及无阻尼的... 为提升传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)应用的方便性,提出利用调谐惯容阻尼器(tuned inerter damper,简称TID)对结构进行减震控制,推导了基底白噪声激励下建筑结构的TID最优阻尼参数和最优刚度参数的解析式以及无阻尼的位移方差解析式。分析表明,TID最优参数与其安装的相邻楼层振型坐标差的平方有关,该值越大,控制效果越好。通过3个均匀结构和1个12层的非均匀结构模型分析表明:TID对中低层结构的控制效果较好,且对高阶振型控制优势明显;TID-TMD混合控制方案在地震作用下的控制效果更明显,优于TID,且总体上与多重TMD控制效果相近;TID-TMD仅需在顶层安装TMD,其余楼层安装TID,减少了多重TMD控制高阶振型带来的空间占据、安装不便、质量过大等问题。 展开更多
关键词 调谐质量阻尼器 惯容器 减震 最优 控制
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高耸烟囱结构调谐质量惯容阻尼器(TMDI)风振控制方法及效果研究 被引量:8
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作者 苏宁 彭士涛 洪宁宁 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期143-156,共14页
高耸烟囱是一种典型的风敏感结构,尤其是横风向涡激共振会对结构安全造成不利影响,往往需要对其进行风振控制。相比传统的调谐质量阻尼器(TMD),调谐质量惯容阻尼器(TMDI)能够通过惯容器实现动力吸振器的轻量化设计。但惯容器的连接位置... 高耸烟囱是一种典型的风敏感结构,尤其是横风向涡激共振会对结构安全造成不利影响,往往需要对其进行风振控制。相比传统的调谐质量阻尼器(TMD),调谐质量惯容阻尼器(TMDI)能够通过惯容器实现动力吸振器的轻量化设计。但惯容器的连接位置,不仅影响其在对高耸烟囱结构上实施的难度,对风振控制效果的影响也尚待定量化研究。该文将高耸烟囱简化为广义单自由度结构,基于风荷载频谱的滤波表示,推导了TMDI控制下结构风振响应的解析解。在此基础上,对TMDI最优设计参数进行了参数化分析,总结了相应的经验公式供设计参考。此外,通过对比TMDI与TMD的风振响应控制效果,给出了惯容器起增强控制效果的判别准则,以及TMDI的等效TMD质量比计算公式,以指导动力吸振器的轻量化设计。最后,通过对某270 m高混凝土烟囱风洞试验数据进行TMDI风振控制算例分析,验证了理论分析的有效性。结果表明,采用该文优化设计方法,TMDI可降低涡激共振锁定区内高耸烟囱的设计风荷载45%以上。 展开更多
关键词 高耸结构 调谐质量惯容阻尼器 风振响应 烟囱 振动控制
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电磁调谐惯质阻尼器参数优化及减振分析 被引量:1
17
作者 文理 孙洪鑫 +2 位作者 罗一帆 黄朝阳 温青 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第3期254-259,270,共7页
利用惯质单元和电磁阻尼单元代替传统调谐质量阻尼器的质量和黏性阻尼,形成电磁调谐惯质阻尼器(Electromagnetic Tuned Inerter Damper,ETID),以单自由结构为研究对象,对ETID的减振性能进行理论与数值计算。首先,建立单自由度-ETID耦合... 利用惯质单元和电磁阻尼单元代替传统调谐质量阻尼器的质量和黏性阻尼,形成电磁调谐惯质阻尼器(Electromagnetic Tuned Inerter Damper,ETID),以单自由结构为研究对象,对ETID的减振性能进行理论与数值计算。首先,建立单自由度-ETID耦合结构动力学方程,以被控主结构的位移峰值为优化目标,利用H∞范数优化理论进行参数优化,通过蒙特卡洛模式搜索法和粒子群算法两种智能算法对ETID的频率比、电磁阻尼比和机电耦合系数进行数值优化。其次,在不同失谐频率下开展调谐参数的频域分析,研究ETID的鲁棒性。最后,在惯质比为2%的条件下,进行多个地震波激励下的时域仿真分析,并与经典调谐质量阻尼器(Tuned Inerter mass damper,TMD)的减振性能进行对比,仿真结果表明在特定的地震作用下ETID控制效果明显,鲁棒性能良好。 展开更多
关键词 振动与波 调谐质量阻尼器 惯质 电磁阻尼器 结构振动控制 参数优化
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结构-NFVD-TTMDI的控制性能 被引量:5
18
作者 赵祥昇 李春祥 曹黎媛 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期55-63,共9页
为了更好地发挥串并联调谐质量阻尼器惯容器(Tuned Tandem Mass Dampers-Inerters,TTMDI)的优势,进一步提高其有效性和鲁棒性,使其能够广泛地应用于实际工程中,提出了连接阻尼器为非线性液体黏滞阻尼器的串并联调谐质量阻尼器惯容器(Non... 为了更好地发挥串并联调谐质量阻尼器惯容器(Tuned Tandem Mass Dampers-Inerters,TTMDI)的优势,进一步提高其有效性和鲁棒性,使其能够广泛地应用于实际工程中,提出了连接阻尼器为非线性液体黏滞阻尼器的串并联调谐质量阻尼器惯容器(Nonlinear Fluid Viscous Damper-Tuned Tandem Mass Dampers Inerters,NFVD-TTMDI)。在频域内推导出结构-NFVD-TTMDI系统的动力放大系数半解析解,进而定义了NFVD-TTMDI系统的最优化准则。采用迭代法进行等效线性化并使用FMINCON算法进行寻优,研究了不同阻尼指数υ对NFVD-TTMDI系统最优参数、减振有效性以及鲁棒性和质量块冲程的影响,并在时域内进行了验证。数值结果表明,相较于线性TTMDI,NFVD-TTMDI不仅具有相似的较高控制性能,而且当υ<1.0时其鲁棒性显著提高,同时对阻尼系数的需求显著降低,这些优势使得其在实际工程中更加经济有效。 展开更多
关键词 振动控制 调谐质量阻尼器 非线性液体黏滞阻尼器 惯质 等效线性化
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基于惯容系统位置的调谐质量阻尼器的振动控制研究 被引量:3
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作者 刘欣鹏 杨映雯 +1 位作者 孙毅 晏致涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期215-223,共9页
为研究惯容系统位置对调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)减振性能的影响,首先基于动力学原理,采用定点理论对惯质调谐质量阻尼器(TMD-inerter,TMDI)进行参数优化,得到最优频率比和最优阻尼比解析解;其次讨论了频率比及阻尼比对结... 为研究惯容系统位置对调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)减振性能的影响,首先基于动力学原理,采用定点理论对惯质调谐质量阻尼器(TMD-inerter,TMDI)进行参数优化,得到最优频率比和最优阻尼比解析解;其次讨论了频率比及阻尼比对结构振动特性的影响;最后对TMDI鲁棒性进行研究。结果表明:惯容系统连接位置对阻尼器吸振能力影响显著,与传统TMD和非接地TMDI相比,接地TMDI使主结构动力放大系数分别减小约8.4%、16.5%;接地TMDI调频宽度相比传统TMD提高约6%;在阻尼摄动范围内,接地TMDI减振系统动力放大系数增幅约1.5倍;接地TMDI具有更良好的鲁棒性,可为设计新型TMDI模型提供理论参考。 展开更多
关键词 惯容系统 惯质调谐质量阻尼器(TMDI) 定点理论
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基于拓扑布置的超高层建筑TTMDI风致振动控制 被引量:3
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作者 路畅 李春祥 曹黎媛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期244-252,275,共10页
为解决超高层建筑在强风作用下遭受涡旋脱落的影响可能会出现大幅振动问题,提出将高性能串并联调谐质量阻尼器惯容器(tuned tandem mass dampers-inerters,TTMDI)系统用于超高层建筑横向风致振动控制。在频域内,推导出超高层建筑-TTMDI... 为解决超高层建筑在强风作用下遭受涡旋脱落的影响可能会出现大幅振动问题,提出将高性能串并联调谐质量阻尼器惯容器(tuned tandem mass dampers-inerters,TTMDI)系统用于超高层建筑横向风致振动控制。在频域内,推导出超高层建筑-TTMDI系统的峰值响应公式,进而定义优化准则,并采用模式搜索法进行控制装置参数寻优。以某超高层建筑为例,考虑TTMDI系统的不同拓扑形式和总惯容质量比,分别从其控制有效性、刚度和阻尼系数、冲程、惯性力和鲁棒性方面,对TTMDI性能进行评估,并与调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD),串并联调谐质量阻尼器(tuned tandem mass dampers,TTMD)和调谐质量阻尼惯容器(tuned mass damper-inerter,TMDI)进行比较。数值结果表明:TTMDI具有更好的风致振动控制有效性和鲁棒性;此外,当拓扑或总惯容质量比增大到一定程度时,TTMDI只需要一个连接阻尼;而且,TTMDI系统对总阻尼的需求不到TMDI系统的一半,更易于实现。 展开更多
关键词 串并联调谐质量阻尼器惯容器 涡旋脱落 超高层建筑 横风向响应 模式搜索法
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