刘承斌[1]2003年在《新型阻尼弹簧及其在振动控制中的应用》文中研究表明动力消振技术利用调整结构的动力特性来消减结构的振动反应，是一种比较成熟的振动控制方法。由于具有能有效衰减结构的振动反应、使用范围广、安装简单、易于维修、节省造价等特点，这一振动控制方法已得到了广泛的应用，具有良好的经济效益。 本文首先提出了新型阻尼弹簧的概念，通过对4种不同规格圆柱螺旋弹簧塞金属丝和浸沥青的试验研究，探讨了其阻尼变化规律。 新型阻尼弹簧与普通弹簧的区别是阻尼表现形式的变化和阻尼系数值显着增加。同时沥青对弹簧刚度变化有明显的影响，从实验结果可以看出，弹簧刚度越大，则沥青对其阻尼和刚度的变化影响越小。 接着提出了阻尼吸振器新的参数选择方法，对无阻尼吸振器和阻尼吸振器的性能进行了比较，根据具体情况，选择吸振效果最佳的吸振器类型。最后用一根钢梁实验来验证结果。
黄智文[2]2016年在《电涡流阻尼器理论研究及其在桥梁竖向涡振控制中的应用》文中进行了进一步梳理电涡流阻尼器是一种利用电涡流原理制成的耗能减振装置,具有结构简单、耐久性好、维护要求低和使用寿命长等优点。但是与传统的被动耗能减振装置相比,电涡流阻尼器的耗能密度很低,因此长期以来难以在大型土木工程结构的振动控制中进行应用。为了深刻认识电涡流阻尼器的工作性能,提高电涡流阻尼器的耗能密度,推进它在土木工程领域的应用,本文对已有的板式电涡流阻尼器的工作性能进行了系统地分析,开发了新型的滚珠丝杠式轴向电涡流阻尼器,并讨论了它们在大跨度桥梁竖向涡振控制中的应用。本文的主要内容和研究成果如下:1.对板式电涡流阻尼器进行了理论分析。推导了板式电涡流阻尼器的低速阻尼力理论计算公式,基于理论计算公式对板式电涡流阻尼器的阻尼性能进行了无量纲参数分析,揭示了导体板背铁和磁体背铁对提高板式电涡流阻尼器耗能密度的显着作用,得到了导体板的合理尺寸、永磁体的最优磁极形状和永磁体的最优空间布置方式。2.对板式电涡流阻尼器进行了电磁有限元分析。揭示了背铁的电磁场特性和永磁体的相对磁导率对板式电涡流阻尼器阻尼性能的影响规律。分析了板式电涡流阻尼器的阻尼力速度特性,并由此建立了板式电涡流阻尼器的非线性数学模型。通过上述非线性数学模型分析了电涡流调谐质量减振器(ECTMD)的减振控制效果,结果表明在常遇工作条件下板式电涡流阻尼器的速度非线性很弱,ECTMD可以按线性TMD理论设计。3.开发了一种滚珠丝杠式轴向电涡流阻尼器。采用电磁有限元方法对轴向电涡流阻尼力的速度非线性进行了参数分析,揭示了导体圆盘和永磁体的设计参数对最大轴向电涡流阻尼力、临界速度和初始阻尼系数的影响规律。基于参数分析的结果提出了滚珠丝杠式轴向电涡流阻尼器的数学模型,发现了一种改善滚珠丝杠式轴向电涡流阻尼器高速阻尼性能的方法;制作了滚珠丝杠式轴向电涡流阻尼器的小型样机,对其工作性能进行了试验研究。4.研究了ECTMD在桥梁竖向涡振控制中的应用。建立了多重调谐电涡流质量减振器(MECTMD)的参数优化设计方法,证明了采用MECTMD进行桥梁涡振控制的优点;通过节段模型风洞试验研究了ECTMD对桥梁竖向涡振的控制效果,揭示了TMD自身的频率比和阻尼比对涡振控制效果的影响;讨论了桥梁竖向涡振限值的合理取值,分析表明桥梁的竖向涡振限值主要取决于桥上工作人员的振动舒适性和保障行车安全的视距要求。5.研究了调谐质量黏滞阻尼器(TVMD)和旋转惯性双重调谐质量减振器(RIDTMD)对桥梁竖向涡振的控制效果。使用Scanlan经验非线性涡激力模型,从自激系统稳定性的角度推导了TVMD和RIDTMD的最优参数,并比较了它们和TMD的控制效果,结果表明TVMD和RIDTMD发挥了叁元减振理论的优势,具有比TMD更好的控制效果。推导了桥梁—TVMD系统和桥梁—RIDTMD系统的单一Hofp分岔涡振响应计算公式,进行了算例分析,结果表明TVMD、RIDTMD和TMD都能够有效地减小桥梁的单一Hopf分岔涡振响应。
赵国迁[3]2007年在《电磁式半主动吸振器研制及其在汽车振动控制中的应用》文中进行了进一步梳理电磁式主动吸振技术是振动主动控制领域重要的一部分。本文以汽车振动为背景，对于电磁式半主动吸振器及其在汽车振动控制中的应用进行了比较深入的研究。主要包括以下几方面：在理论上，对动力吸振器的数学模型和工作原理进行了分析。揭示了动力吸振器的特性与规律。设计研制了电磁式半主动吸振器，介绍了它的基本结构和工作原理。利用ANSOFT软件仿真分析了它的磁力线分布情况、磁场强度分布情况、计算出了其在不同激励电流，偏移量为2.5mm时，产生电磁力的大小。对其进行了特性实验。为控制器的设计打下了基础。利用双层隔振实验台架模拟建立了汽车发动机半主动吸振实验台架，用电磁式半主动吸振器对汽车发动机的振动控制效果进行了仿真和实验研究。研究结果表明：该吸振器固有频率随励磁电流连续变化，易于实现对吸振频率的调整和对车用发动机振动频率的自动跟踪，对包括车用发动机在内的变频率周期振动的机械设备的振动控制是有效的。建立了汽车车架半主动吸振实验台架，利用研制的电磁式半主动吸振器对某型汽车车架的振动控制效果进行了仿真和实验研究。研究结果表明：电磁式半主动吸振器对于汽车车架振动的主动控制是有效的。
赵东, 王威强, 马汝建, 蔡冬梅[4]2006年在《新型摩擦阻尼器的研究及其在建筑结构振动控制中的应用》文中认为探讨了一种新型耗能摩擦阻尼器的耗能原理及其在建筑结构振动控制中的应用。研究表明,该阻尼器除具有传统阻尼器的优点外,还克服了传统摩擦阻尼器只能提供恒定的摩擦力的缺点。同时,该阻尼器还可以利用振源信号进行反馈控制,因此增大了耗能能力,提高了减振效果。有限元仿真分析证明,该新型摩擦阻尼器应用在建筑结构上具有较好的减振效果。
李晓东[5]2008年在《屈曲约束支撑的动力性能研究及其在钢拱结构中的应用》文中提出屈曲约束支撑在轴压荷载作用下屈服而不屈曲,具有良好的滞回性能和耗能特性,已在不少工程中应用,是一种很具有发展潜力的耗能减震元件,具有良好的发展应用前景。但屈曲约束支撑的核心技术属私人所有,且国外核心构件一般采用极低屈服点钢材,这种钢材在我国尚未大量生产。本文基于屈曲约束支撑的基本原理,结合我国国情,采用国产钢材作为支撑构件,基于经典理论对屈曲约束支撑构件研究了其静力和动力性能,进行了6个构件的模型试验,验证了相应的理论,同时采用ANSYS软件进行数值模拟,探讨了相关参数的影响,最后提出在大跨度钢拱和网壳结构中采用,分析了此类结构的减震效果。研究结果表明,本文提出的新型屈曲约束支撑具有良好的力学性能,可直接用于实际工程,同时带有屈曲约束支撑的大跨度钢拱和网壳结构较常规的同类结构具有明显的减震效果,提高了大跨度结构的安全度。本文主要进行了以下工作:(1)基于屈曲约束支撑的基本原理,提出新型的纯钢型支撑型式,推导了多点支承型和连续支承型屈曲约束支撑整体稳定承载力计算公式,得到了对侧向支承的数量及刚度限值;利用MATLAB软件分析了加强区的刚度和长度对内核构件临界荷载的影响,给出了初始几何缺陷、宽厚比、长细比、支座条件对其稳定性的影响公式。(2)首次进行了屈曲约束支撑的动力稳定性研究,分析了不同类型屈曲约束支撑的动力稳定性、耗能能力和纵向振动性能,得到侧向支承的刚度及动力稳定性相关的结论。(3)进行不同类型的构件的试验研究,提出带圆弧翼缘十字板式和双管式纯钢型屈曲约束支撑型式,进行模型试验。研究了构件的滞回性能与单向加载时的力学性能,试验结果表明,连续支承型屈曲约束支撑具有较好的耗能能力。同时,在本试验中,也对混凝土屈曲约束支撑进行了对比试验分析,结果表明,连续支承能够增强构件的耗能能力。(4)利用ANSYS有限元软件,对带圆弧翼缘十字式和双管式纯钢型屈曲约束支撑进行数值模拟,验证该元件的力学性能,表明理论分析与试验研究结果规律相同。此外,通过ANSYS进行大量参数分析,探讨了侧向支承的数量、外包构件的刚度、加强区的刚度、宽厚比、长细比等参数的影响。计算结果表明,侧向支承的数量及外包构件与内核构件的刚度比是影响屈曲约束支撑临界承载力的关键因素。(5)提出在大跨度钢拱结构中采用屈曲约束支撑的减震体系,计算了大跨度钢拱结构在叁维地震激励下,在不同布置方式时结构的地震响应,分析了不同的抗震设防烈度、不同的地震波输入、矢跨比变化对减震效果的影响;考察了结构在不同长宽比、不同支承条件、是否有无下部结构等参数变化对减震效果的影响。计算结果表明,当屈曲约束支撑为混合布置时,恰当地选择钢拱结构的矢跨比,减震效果最佳。
胡晓梅[6]2004年在《半主动自适应控制系统及其在振动控制中的应用》文中进行了进一步梳理近年来，随着科学技术的进步和人民生活水平的提高，人们对振动控制的要求越来越高，主动控制由于其优良的控制性能，自然成为研究的一个热点。但是由于缺乏合适的作动器，主动控制的实现比较困难。电流变流体是一种智能材料，它的表观粘度和剪切屈服应力可随外加电场发生快速可控的变化，且这种转变连续、可逆、快速。这种独特的性能，使得电流变液体可被用作一种可控阻尼介质，为结构振动控制提供了新的思路。 本研究围绕用振动能量回馈实现振动的自适应控制的这个新的观点，对电流变流体自适应减振系统进行了多方面的研究。在分析电流变流体机理及其影响因素的基础上，配制了面向实际应用的电流变流体，并根据工程上对电流变流体的性能要求进行性能测试。试验证明，配制的电流变流体的综合性能较好，其性能与原有配方相比有一定的提高。这种电流变流体在3.3kV／mm的外加电场强度下，静态剪切屈服应力可达3kPa。 在对试验结构进行分析的基础上，改进了减振器的结构，修正了系统的模型；对自适应减振器性能进行了大量的测试，通过与仿真结果比较，分析了造成示功曲线局部畸变的原因，为机构及其参数设计以及改进提供了依据；基于振动半主动自适应控制策略，建立了半主动悬架系统的状态方程，并且进行了仿真，从而得出与被动悬架结构相比，采用电流变流体减振器的半主动悬架在汽车行驶平顺性和操纵稳定性上均有较大的改善，性能大为提高。与主动悬架相比，半主动悬架性能改善亦接近于主动悬架，且由于其构造简单，成本低，故有广阔的应用前景。
李党[7]2006年在《II型SMA-橡胶支座及其在大跨空间结构中的隔震研究》文中研究表明本文主要设计了一种新型形状记忆合金-橡胶支座,称其为II型形状记忆合金-橡胶支座,并研究了其在大跨空间结构中的隔震性能。首先,对结构振动控制在大跨空间结构中的应用和形状记忆合金在结构振动控制中的应用进行了总结。然后在原形状记忆合金-橡胶支座(I型)的基础上,设计了II型形状记忆合金-橡胶支座,编制相应程序,建立了II型形状记忆合金-橡胶支座的理论模型,初步提出了II型形状记忆合金-橡胶支座的设计方法。在II型形状记忆合金-橡胶支座理论模型的基础上,对由II型形状记忆合金-橡胶支座与质量块组成的单自由度隔震系统的动力响应进行分析,在与I型形状记忆合金-橡胶支座对比的情况下,讨论了II型形状记忆合金-橡胶支座的隔震性能。最后,将本文设计的II型形状记忆合金-橡胶支座应用于正放四角锥网架结构,探讨了其在大跨空间结构中的减振控制理论与方法,并与I型形状记忆合金-橡胶支座在对网架结构的控制效果方面进行了对比分析。
张井财[8]2016年在《基于粘弹性理论的碰撞力模型及其在碰撞TMD中的应用》文中认为碰撞作用可能导致建筑构件的破坏甚至建筑倒塌,但碰撞过程中的能量耗散也可以用于结构减振。本文提出并验证了基于粘弹性理论的碰撞力模型,将该方法用于碰撞调谐质量阻尼器(Pounding Tuned Mass Damper,PTMD)的碰撞力计算,研究了地震作用下PTMD对海洋平台和高层钢结构的减振效果问题。具体开展了以下四个方面的研究:1)介绍了粘弹性力学的基本理论,主要包括常见的本构关系和蠕变松弛等粘弹性材料特有性质,并重点介绍了叁参数模型并推导了其蠕变和松弛的数学关系。提出了基于粘弹性理论的碰撞力模型,得出了该模型的一般分析过程和常见接触面性质的碰撞力计算公式。2)根据已公开发表的钢-钢碰撞和混凝土-混凝土碰撞实验数据验证了提出的基于粘弹性理论的碰撞力模型的精确性,并进行了参数研究,最后开展了自制PTMD小型振动台实验。结果表明:基于粘弹性理论的碰撞力模型既能够较精确合理的描述弹性碰撞过程也能够较精确合理的描述非弹性碰撞过程,对该碰撞力模型的叁个独立参数参数研究表明,E_2和C对模型的影响显着,但E_1影响较小。小型振动台实验结果与数值模拟符合较好,说明本文模型可以较为精确的模拟钢材与粘弹性材料之间的连续多次碰撞问题。PTMD可以有效抑制结构外激励下的响应,也可以加快结构在自由振动下的能量耗散,使结构快速静止。3)针对PTMD对单自由度(SDOF)结构的减振效果问题,研究了地震作用下PTMD对导管架式海洋平台结构的减振效果。附加阻尼、间隙比和材料属性是PTMD对海洋平台结构减震是否有效的叁个关键参数,但PTMD对接触界面性质不敏感。通过参数研究确定了PTMD的最优参数。与TMD相比,优化后的PTMD存在着减震率、鲁棒性、有效频率带宽和安装空间以及更加经济安全等诸多方面的优势,适用于海洋平台减振。4)针对PTMD对多自由度(MDOF)结构的减振效果问题,研究了地震作用下PTMD对高层钢结构减振效果。结果显示,碰撞材料和预留间隙对PTMD的减振效果至关重要,若碰撞材料等效弹性模量较低,减振率将随着间隙的增大而减小最后趋于恒定;碰撞材料等效弹性模量较高,减振率随预留间隙的增大先上升后下降最后稳定于一个定值。研究了PTMD对高层钢结构在天津波、El波、KOBE波、QIANAN波、TAFT波等不同地震波谱和地震强度作用下的减振效果。结果显示,PTMD对高层钢结构在不同地震强度和不同地震作用下均有较好的减振效果。从减振效果、质量块质量、空间要求和附加质量块重量叁方面对TMD与PTMD进行了对比研究。结果表明PTMD对高层钢结构也可以大幅降低阻尼的功率要求、安装空间限制和质量块重量,比TMD更加经济有效。
张家云[9]2014年在《叁维复合隔震支座及其在网壳结构中的应用》文中进行了进一步梳理摘要：本文在新型叁维复合隔震支座(3DGZ)设计、关键参数确定方法和基本性能研究的基础上,探讨了摩擦对支座性能的影响,针对竖向隔震用碟形弹簧进行了数值模拟方法研究,利用ANSYS有限元技术将该支座应用于大跨空间结构,在结构中进行隔震性能研究。本文主要研究工作和成果如下：(1)新型叁维复合隔震支座耗能依赖于聚四氟乙烯摩擦板与不锈钢板间的滑移摩擦以及支座内壳体间的摩擦,但摩擦对支座性能的影响方式和影响程度并不明确。为考察摩擦影响,运用有限元软件ANSYS模拟该支座,分别对聚四氟乙烯板与不锈钢板间的摩擦和壳体间的摩擦进行参数分析,最终明确了两类摩擦对支座的影响：聚四氟乙烯摩擦板与不锈钢板间的摩擦仅对接触摩擦局部和宏观滞回性能影响较大,而壳体间的摩擦对支座影响较小可忽略不计。(2)3DGZ支座竖向隔震采用碟形弹簧组件,通常在对碟簧性能研究时依赖碟簧试验,为摆脱碟簧研究对试验的依赖,对其进行数值模拟方法的探究。通过对碟簧组件静力和动力试验的仿真计算,然后将数值模拟结果与试验结果进行对比分析。结果表明,数值模拟与试验吻合较好,说明数值模拟方法对碟簧性能研究具有一定的有效性,在一定程度上可减小对试验的依赖。(3)考察了3DGZ支座的隔震性能,以一大跨空间单层球面网壳结构为例,运用有限元软件ANSYS建立结构计算模型,对其进行静力和动力分析,然后对该网壳结构进行隔震支座设计从而建立相应的隔震结构。对无控结构和隔震结构分别进行地震时程分析,通过考察两者网壳节点加速度和杆件轴力等隔震前后变化说明3DGZ支座对结构的隔震效果。分析结果表明,结构经过隔震后节点加速度和杆件轴力在7度罕遇地震下降低集中在20%-50%、在8度罕遇地震作用下降低集中在40%-70%,结构支座反力也有显着减小,说明隔震支座对结构有较好的隔震效果,可以有效保护结构安全。
张孝良[10]2012年在《理想天棚阻尼的被动实现及其在车辆悬架中的应用》文中研究表明理想天棚阻尼要求阻尼元件与惯性参考系相连,但在车辆悬架系统中,这一条件无法得到满足,使得理想天棚阻尼不能被动实现,一般采用间接的方法来实现理想天棚阻尼的功能,包括主动、半主动控制方法。而主动、半主动控制悬架在能耗、可靠性、有效性、实时性等方面存在不足,且系统较为复杂,难以在商业上得到大规模的推广与应用。惯容器的出现,“惯容-弹簧-阻尼”悬架结构新体系的提出,使理想天棚阻尼的被动实现成为可能。本文研究基于“惯容-弹簧-阻尼”结构体系的新一代机械隔振系统的设计理论与方法、系统匹配与优化、制造及性能测试关键技术,开发具有自主知识产权的“惯容-弹簧-阻尼”新型隔振系统在车辆悬架系统中的典型应用技术,发展一种不需要能量输入、不依赖控制系统的“惯容-弹簧-阻尼”悬架,替代理想天棚阻尼主动和半主动实现系统,以减少能耗,降低系统的复杂度,增强系统的有效性与实时性,提高系统的可靠性,推动悬架系统设计理论和应用技术的进步与发展。首先,基于新机电对应相似关系,阐述了惯容器的概念与原理,系统地研究了惯容器的模型与装置,揭示了惯容器本质特征,为惯容器装置的设计与研制奠定了理论基础。第二,发现了“惯容-弹簧-质量”系统的反共振现象,基于网络分析的理论,提出了一种理想天棚阻尼的被动实现方法,解决了理想天棚阻尼要求阻尼元件与惯性参考系相连的技术难题。将理想天棚阻尼的被动实现方法延伸到理想地棚阻尼的被动实现上,用阻抗分析的方法建立了被动天棚、地棚及其混合阻尼隔振系统模型,研究了叁种系统的传递特性,初步从理论上检验了理想天棚、地棚及其混合阻尼被动实现方法的正确性。第叁,将理想天棚、地棚阻尼的被动实现方法应用于车辆悬架,建立了被动天棚、地棚及其混合阻尼悬架的半车及整车模型,分析了悬架的频响特性及动态性能,进一步从理论上检验了理想天棚、地棚阻尼被动实现方法的正确性、有效性及可行性。第四,提出了一种惯容器的设计方法,设计并研制了丝杠旋转式滚珠丝杠惯容器,进行了惯容器动力学性能试验,获得了惯容器的频响特性曲线,比较了惯容器的理想与实际性能,研究了摩擦力、惯容系数等参数对惯容器动态性能的影响,为惯容器装置的设计与完善提供了可靠依据。最后,设计了被动天棚阻尼悬架原理样机,并将其安装于试验车后悬,在四通道轮胎耦合道路模拟机上,对整车进行确定路面输入和随机路面输入台架试验,分析了悬架的频响特性及动态性能,验证理想天棚阻尼被动实现方法的正确性和有效性。研究表明,仿真计算和试验基本吻合。理想天棚阻尼被动实现方法是有效的,与前、后均为传统被动悬架的车辆相比,后悬为被动天棚阻尼悬架的车辆,其后车身加速度增益的车身共振峰值下降了37.5%；在按照国标GB5902—86进行的长波形凸块脉冲试验中,后车身垂直加速度、后车轮垂直加速度、质心垂直加速度、车身俯仰加速度峰峰值分别减小了22.5%,15.8%,16.1%,13.5%；在随机路面试验中,后车身垂直加速度、后车轮垂直加速度、质心垂直加速度、车身俯仰加速度和车身侧倾加速度均方根值分别减小了15%,6.2%,11.2%,9.4%,5.5%；被动天棚阻尼悬架改善了车辆的低频频响特性,不仅有效抑制了车身共振,还减小了车身的俯仰和侧倾振动,提高了车辆的乘坐舒适性,同时,能够反映轮胎动载荷大小的后车轮垂直加速度有所减小,以及在扭曲路面试验中,车身俯仰和侧倾角也有所减小都说明实际的被动天棚阻尼悬架并未降低车辆的行驶安全性。与理想天棚阻尼主动和半主动实现方法相比,被动实现方法无能耗、可靠性、控制系统的有效性、实时性好,系统简单,易于推广与应用。
参考文献：
[1]. 新型阻尼弹簧及其在振动控制中的应用[D]. 刘承斌. 浙江大学. 2003
[2]. 电涡流阻尼器理论研究及其在桥梁竖向涡振控制中的应用[D]. 黄智文. 湖南大学. 2016
[3]. 电磁式半主动吸振器研制及其在汽车振动控制中的应用[D]. 赵国迁. 哈尔滨工程大学. 2007
[4]. 新型摩擦阻尼器的研究及其在建筑结构振动控制中的应用[J]. 赵东, 王威强, 马汝建, 蔡冬梅. 工业建筑. 2006
[5]. 屈曲约束支撑的动力性能研究及其在钢拱结构中的应用[D]. 李晓东. 兰州理工大学. 2008
[6]. 半主动自适应控制系统及其在振动控制中的应用[D]. 胡晓梅. 河北工业大学. 2004
[7]. II型SMA-橡胶支座及其在大跨空间结构中的隔震研究[D]. 李党. 北京工业大学. 2006
[8]. 基于粘弹性理论的碰撞力模型及其在碰撞TMD中的应用[D]. 张井财. 哈尔滨工程大学. 2016
[9]. 叁维复合隔震支座及其在网壳结构中的应用[D]. 张家云. 北京交通大学. 2014
[10]. 理想天棚阻尼的被动实现及其在车辆悬架中的应用[D]. 张孝良. 江苏大学. 2012
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