质量调谐-颗粒阻尼器复合减振体系的力学解析及优化分析
2021-07-06王宝顺何浩祥闫维明
工程力学 2021年6期
王宝顺,何浩祥,闫维明
(北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点试验室,北京 100124)
结构在风振及地震等随机动力荷载或作用下会产生明显的振动,从而导致结构的舒适性甚至安全性下降。为了减小结构的动力响应,研究者提出了众多结构振动控制理论、方法与技术[1−3]。被动控制中的调谐质量阻尼器(Tuned massdamper,TMD)是一种高效便捷的振动控制装置[4],其减振机理明确,在风振和地震下均可有效降低结构响应。与其它被动控制装置(如位移相关型阻尼器及速度相关型阻尼器)相比,TMD具有占用空间小、维修更换容易及不需要对结构设计方案进行调整等优点。然而TMD对频率过于敏感,当动力荷载频率较丰富时甚至会放大结构响应,且其对高阶振型比例显著的多自由度结构的控制效果较差。近年来,尽管多重TMD、自适应TMD和电涡流TMD等新型装置被提出并力求改进传统TMD的性能,但TMD仍然存在减振频带窄、减振稳定性弱及成本较高的不足,这限制了TMD的推广和应用。
将传统TMD与其它被控控制装置共同安装在受控结构上从而形成复合减振体系是改进TMD控制效果的一种思路。对于TMD与位移相关型阻尼器结合的复合减振方案,阻尼器会改变受控结构的频率和振型从而增加TMD的设计难度,甚至加大TMD的位移失调的风险,因此两者的结合未必形成优势互补。对于速度相关型阻尼器,若将其与TMD同时安置在结构上,并不会显著拓宽TMD的减振频带,反而会降低速度型阻尼器的减震性能。……
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