阻尼器支架刚度对悬索桥吊索减振效果影响的数值研究

采用数值方法,研究了阻尼器支架刚度对悬索桥吊索减振效果的影响.首先,将阻尼器支架简化为弹簧振子模型,建立了吊索-阻尼器-支架系统的自由振动偏微分方程组.其次,对不连续的狄拉克函数进行近似处理,采用有限差分方法对该方程进行数值离散求解,研究了阻尼器支架刚度对无量纲阻尼比曲线、可实现的最优阻尼比及其对应的最优阻尼系数等的影响,研究了阻尼器支架模态质量的影响,并与相关文献结果进行比较.研究结果表明,随着阻尼器支架刚度的减小,能实现的最优阻尼比减小,对应的最优阻尼系数也减小,会影响阻尼器效率;另外,各阶模态的无量纲阻尼比曲线不一致,不能采用统一的无量纲阻尼比曲线来设计阻尼器参数;阻尼器支架的模态质量对阻尼器效率影响很小.     

阻尼器对悬索桥吊索扭转振动控制效果的数值研究

刚性分隔器对悬索桥吊索各索股的相对振动可起到很好的控制效果,但吊索可能会发生较大的整体振动,包括平动和扭转振动.采用ANSYS有限元软件,以某桥的四索股吊索为工程背景,分别建立了3种索股-刚性分隔器-阻尼器计算模型,并进行了自由振动分析,研究了理想状况下的吊索扭转模态的无量纲阻尼比曲线特征,研究了阻尼器支架刚度、阻尼器刚度对阻尼器效率的影响.研究结果表明,四索股-刚性分隔器-阻尼器体系不同扭转模态的无量纲阻尼比曲线不重合,不同扭转模态的阻尼器设计不能采用同一条无量纲阻尼比曲线进行设计;随着阻尼器支架刚度的减小,能实现的最优扭转模态阻尼比减小,对应的最优阻尼系数也减小;随着阻尼器刚度的增大,能实现的最优扭转模态阻尼比减小,对应的最优阻尼系数线性增大.     

采用摩擦型阻尼器的斜拉索被动控制

研究了较常用的线性粘滞阻尼器具有更高附加阻尼的非线性摩擦型阻尼器的斜拉索振动控制.首先通过单自由度系统详细分析了摩擦型阻尼器的非线性阻尼特性.进而采用张紧弦模型模拟斜拉索,通过Galerkin方法建立了斜拉索-摩擦型阻尼器系统的运动方程.采用半解析半数值方法分析了斜拉索自由振动的阻尼特性,对其阻尼机理进行了讨论.通过对拉索模态阻尼比的参数分析,得到了阻尼器参数和拉索附加阻尼关系的通用设计曲线,并与已有实索试验结果进行了比较,两者吻合良好.研究了摩擦型阻尼器的参数优化取值,结果表明拉索的最大模态阻尼比依振动初始条件等参数影响分布在一个范围而非定值,其下限值仍高于采用线性粘滞阻尼器时所获得的最大模态阻尼比.     

悬浮隧道锚索黏弹性阻尼器的最优阻尼系数

以锚索和黏弹性阻尼器组成的系统为研究对象,建立锚索-黏弹性阻尼器的振动方程;通过伽辽金法得到系统的振动常微分方程,然后进行复特征值分析,得到锚索可能达到的最优阻尼比以及相应的最优阻尼器系数,分析锚索的倾角和垂度对锚索最优阻尼比的影响。研究结果表明：锚索各阶模态达到最优阻尼比时对应的最优阻尼器系数不同;模态阶数越高,对应的最优阻尼器系数越小;锚索垂度的存在,使得锚索的面内一阶模态最优阻尼比比其他模态小;锚索倾角、垂度的变化仅影响锚索的面内一阶模态最优阻尼比,对其他模态最优阻尼比无影响。     

被动负刚度装置与线性滞回阻尼器组合对斜拉索 多模态振动的阻尼效果

提出了结合负刚度装置提升线性滞回阻尼器对斜拉索多模态振动控制效果的方 法 . 考虑被动负刚度装置与阻尼器在斜拉索上任意位置安装,采用斜拉索两点施控系统特征 方程,讨论了安装位置、线性滞回阻尼器参数、负刚度系数等对斜拉索多模态阻尼的影响 . 结 果表明,被动负刚度装置能有效提升线性滞回阻尼器对斜拉索的多阶模态阻尼比,其安装位 置越靠近阻尼器,阻尼提升效果越明显. 进一步,以苏通大桥某附有黏性剪切阻尼器的超长拉 索为例进行了实际设计,讨论了被动负刚度的可行性,并与结合惯容器的阻尼器进行了对比, 结果表明,被动负刚度装置对斜拉索-阻尼器系统多模态阻尼提升效果更好.     

单自由度Maxwell阻尼器减震结构的等效阻尼解析分析

为了提高单自由度Maxwell阻尼器减震结构的等效阻尼和频率的解析分析法的精度,首先基于一般线性粘弹性耗能结构动力响应特性完全由其自振特性确定的性质,以及实际工程中应用的Maxwell流体阻尼器和支撑—粘滞阻尼器复合系统均具有松弛时间较小的特性,重构了结构基本分析方程,然后基于自由振动特性完全相同的等效准则,采用多尺度方法获得了减震结构的一阶等效阻尼和频率的近似解析式,使减震结构可直接应用反应谱法进行抗震设计;并将上述分析法推广到单自由度广义Maxwell阻尼器减震结构。对比分析结果表明,文中方法优于经典的模态应变能法,对于工程常规的单自由度Maxwell阻尼器减震结构,在我国抗震规范要求的参数范围内,其计算误差可控制在3%以内。     

摩擦型阻尼器的斜拉索减振试验研究

通过人工激振后测自由振动衰减，得到了拉索一摩擦型阻尼器系统的对数衰减率．试验结果表明，安装摩擦型阻尼器后拉索阻尼有了很大的提高；试验测得的对数衰减率值与拉索的最大振幅及模态均相关；实测所得到的对数衰减率一振幅及模态关系和Main提出的理论计算结果，在拉索所能获得的对数衰减率最大值及对数衰减率值随振幅及模态的变化趋势相吻合，然而在振幅的幅值对应上存在较大的差异；对于非线性较强的摩擦型阻尼器，Main提出的理论仍需进行修正方能在阻尼器优化设计中应用．     

带TMD及Maxwell阻尼器结构的随机地震响应

为了对同时设置TMD及Maxwell阻尼器的建筑结构随机地震响应进行分析,将结构响应以第一振型展开,所得运动方程中质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵均非对称,故采用扩阶复模态理论对其解耦,获得了结构以第一振型表示的地震响应的解析表达式。算例分析结果表明:同时设置TMD及Maxwell阻尼器的结构比单一设置TMD或Maxwell阻尼器的减震效果更好,而且可以有效减少阻尼器的受力。     

随机地震激励下基础隔震结构的复模态解析法

运用复模态方法,系统研究了基础隔震结构在随机地震激励下的响应.由于基础隔震结构运动方程为非经典阻尼和非对称质量、刚度情况,故采用复模态解耦振动方程,得到基础隔震结构的响应解析解.     

索网-阻尼器系统自振特性研究

斜拉桥中多根斜拉索与辅助索、阻尼器连接形成多层索网-阻尼器系统，可有效实现斜拉索减振。为深入了解该系统的真实动力行为，揭示辅助索、阻尼器作用的相互影响规律，文中提出了多层索网-阻尼器系统模型，将辅助索简化为线性弹簧单元，通过理论推导得到系统的复特征方程，进而求解出系统各阶自振频率、阻尼比，并提出了局部振动模态参数以表征系统不同模态的局部振动程度及系统中的能量分布规律，辅助判断系统振动的整体性；借助实验及有限元仿真分析方法验证了理论公式的正确性；研究了辅助索从柔到刚变化过程中三层索网-单阻尼器系统振型、频率、局部振动模态参数及阻尼比的变化规律，分析了辅助索刚度、阻尼器位置变化对系统阻尼比的影响。研究结果表明：多层索网-阻尼器系统的形成具有减小拉索振幅、提高系统阻尼比的效果；辅助索刚度变化和设置索端阻尼器都会使系统的多阶振型发生相应的变化，阻尼器索端锚固位置变化也会引起个别阶振型的变化，阻尼比与阻尼器所在索段振型振幅密切相关，与辅助索刚度变化密切相关；并非所有模态阻尼比都会从索端阻尼器的设置中获益。总体来说，阻尼器在索端锚固点距离桥面越远，对阻尼器发挥作用愈有利；辅助索刚度越大，系统的整体...     

Experimental study on barrel viscous dampers and pipe hoops in pipeline vibration reduction

The centrifugal air compressor outlet pipeline vibration was not decreased after barrel viscous dampers were installed in a petrochemical plant in Tianjin.A pipeline-damper experiment apparatus was built for studying the influence factors of the barrel viscous damper and pipe hoop in pipeline vibration reduction.The performance of the damper under different frequency and amplitude was researched respectively,the results showed that damping effect dependsed mainly on frequency and was not related to amplitude.Damper will fail when its vibration frequency exceeds its limit working frequency which was 40Hz in test.The mechanical properties and energy dissipation were analyzed by using the Maxwell model,which explains experimental results well.According to damping effect and calculation of stiffness with ANSYS in different hoop width,hoop stiffness should match pipe stiffness and keep uniform along transfer path.Damping effect will get worse when local stiffness is too small or too large.Finally,the outlet pipeline vibration was decreased by 70% after using appropriate pipe hoop width and replacing the original damping liquid.     

高阻尼橡胶剪切型拉索减振器

为控制大跨度斜拉桥拉索的大幅振动，研究了应用高阻尼橡胶剪切型阻尼器进行拉索减振，利用高阻尼橡胶剪切耗能优于挤压耗能的特性，提出了一种简便可行的外置式拉索减振器的设计方法；讨论了减振器刚度、安装位置、橡胶材料、拉索长度等参数对减振效果的影响；最后将其与粘性剪切型拉索减振器进行了比较。结果表明，高阻尼橡胶剪切型减振器具有更好的减振性能。     

磁流变液对转子系统的影响规律实验研究

针对磁流变阻尼器能够通过变刚度和变阻尼实现半主动控制,搭建单跨转子实验台,将磁流变阻尼器作为辅助装置安装于转子跨内,通过实验研究阻尼器内磁流变液对转子系统的影响规律。结果表明,阻尼器通电状况下,使用的磁流变液质量比较小,即铁粉占比较大时,阻尼器可等效为刚性支撑,为转子提供刚度,并改变其临界转速;阻尼器使用的磁流变液质量比增大到一定程度时,阻尼器为转子提供阻尼,能有效抑制转子振动;质量比继续增大,则振动降幅随之减小;磁流变液所用硅油黏度增大时,阻尼器对转子系统振动的抑制作用增强。     

新型SMA-粘滞阻尼器的试验研究

 研究了常温下NiTi形状记忆合金（SMA）丝的超弹性性能以及在不同加载频率下的滞回性能,获得了其力学参数;基于NiTi SMA丝和成品粘滞阻尼器设计研制了一种新型SMA-粘滞阻尼器,并通过试验研究了SMA-粘滞阻尼器加载频率与耗能能力、等效阻尼比、等效刚度间的关系。研究结果表明,所研制的SMA-粘滞阻尼器具有优良的耗能能力,适合于长周期结构的振动控制。     

超大跨度悬索桥涡激振动响应与振动控制

超大跨度钢箱梁悬索桥的结构阻尼和刚度较小,其竖向模态频率低且密集,随风速变化加劲梁可能先后发生多次涡激振动。首先针对某超大跨度悬索桥,进行有限元建模和动力分析。为研究悬索桥多模态涡激振动响应机理和有效抑振措施,^{在忽略气动刚度和气动阻尼影响时,}通过简化Scanlan^{经验非线性涡激力数学模型得到简谐涡激力数学模型。然后以各竖向模态涡振最大位移响应为优化目标,基于液体黏滞阻尼器参数敏感性分析和}TMD参数优化设计方法,分别确定阻尼器参数和TMD参数。最后探讨了黏滞阻尼器耗能系统控制悬索桥多阶竖向模态涡振的可行性,详细分析了TMD系统控制涡激振动的效果。结果表明：在塔梁间设置黏滞阻尼器对各竖向模态主要起振区域的涡振位移控制效果不理想;TMD系统能有效抑制常遇风速范围内加劲梁的多阶竖向模态涡振响应,将最大振幅严格控制在容许值以内,提高了加劲梁抵抗涡振变形的能力。     

设有Maxwell阻尼器的连续梁桥的减震效果分析

用Fortran语言编制可以包含Maxwell阻尼单元的结构动力分析程序,研究阻尼器对连续梁桥的减震效果.研究表明:阻尼器可以减小结构的地震反应,使墩底的内力分配均匀,有利于结构的抗震设计;当合理地选择阻尼器的参数值时,Maxwell模型阻尼器对连续桥梁结构具有良好的减震效果.     

含MR阻尼器的简支梁振动响应分析

基于由粘性阻尼和回滞阻尼组成的阻尼模型,对磁流变(MR)流体的动力学特性进行了研究.应用迭代摄动法讨论了含有MR阻尼器的振动系统的非线性频谱并且给出了带有MR流体阻尼器梁结构的计算结果,并应用Newm ark数值积分方法分析了带有MR阻尼器梁结构的多自由度振动系统在不同磁场强度和激励频率作用下的位移响应情况.结果表明,系统的刚度和响应的变化可以通过外加磁场强度来控制,随着磁场强度的增加,响应幅值减小,结构的刚度变大.     

基于SMA阻尼器的长拉索系统振动控制研究

 基于形状记忆合金（SMA）的超弹性性能开展了以下研究：①设计研制了一种拉压型SMA 阻尼器,并通过试验得到了SMA 阻尼器的特征参数,进一步研究了SMA 阻尼器初应变、加载位移行程与阻尼器等效刚度、等效阻尼比以及耗能能力间的关系;②根据Hamilton原理,推导了SMA阻尼器 长拉索系统的非线性振动微分方程,并通过试验验证了理论推导的正确性;③研究了自由振动下SMA阻尼器对长拉索位移以及加速度响应的影响。研究结果表明,SMA 阻尼器对长拉索具有明显的减振效果,可以有效减少拉索的振动位移以及加速度幅值,大幅度提高了长拉索振动衰减速度。