地震作用下结构的基于阻尼柔性连接MTMD控制

研究了基于阻尼柔性连接多重高谐质量阻尼器(MTMD)在减小结构地震反应方面的动力特性。利用导出的设置MTMD结构的传递函数，建立了设置MTMD结构的动力放大系数(DMF)设计公式，于是MTMD的优化准则可定义为结构最大动力放大系数的最小值的最小化(Min．Min．Max．DMF)。根据优化准则，得不同刚度比MTMD的最优参数和相应的Min.Min.Max．DMF值。为比较，同时给出了基于阻尼刚性连接(R＝0)MTMD的结果，广泛的数值分析表明，传统的阻尼刚性连接MTMD的性能可以扩展至一定刚度比范围的阻尼柔性连接MTMD。     

地震作用下结构的AMTMD主动控制策略

提出了一种新的控制策略——主动多重调谐质量阻尼器(AMTMD)．AMTMD控制系统频率呈线性分布．AMTMD保持相同的刚度和阻尼但质量变化．AMTMD的主动控制力采用Roorda(1975)提出的生成模式．基于结构的广义振型模型，导出了设置AMTMD时结构的动力放大系数(DMF)．于是AMTMD优化准则选择为结构最大动力放大系数的最小值的最小化．分别使用位移、速度和加速度传感器，通过最优搜寻，研究了反映AMTMD有效性和鲁棒性的参数．这些参数包括：频率间隔、平均阻尼比、调谐频率比、Min．Min．Max．DMF、标准化反馈增益系数和环增益系数．为比较，同时考虑了多重调谐质量阻尼器和主动调谐质量阻尼器．而且，数值结果表明：AMTMD比MTMD具有更高的有效性和鲁棒性且ATMD也有更高的有效性．     

基于修正的Clough-Penzien地震动模型时MTMD的动力特性

研究了由许多刚度和阻尼保持常量而频率呈线性分布的TMD形成的MTMD的地震特性，基于虚拟激励法和本文提出的平稳过滤有色噪声地震动模型（修正的Clough-Penzien地震动模型），建立了结构－MTMD系统的传递函数，进而导出了设置MTMD时结构的动力放大系数（DMF）明确表达式。MTMD的优化准则可选为最大动力放大系数的最小值的最小化（Min.Min.Max.DMF)。通过最优搜寻可得MTMD的最优频率间隔、平均阻尼比、调谐频率比和相应的无量纲控制有效性指标。考虑结构受控频率与场地土卓越频率比的不同取值和不同场地类型，研究了场地土卓越频率和场地类型对MTMD最优参数及有效性的影响。而且，为比较，基于Clogh-Penzien地震动模型和不考虑地震动模型的结果也被考虑。     

基于加速度响应控制时MTMD的地震特性

研究了由多个刚度和阻尼保持为常量且频率呈线性分布的TMD形成的MTMD的地震特性。基于虚拟激励法和Kanai Tajimi及Clough Penzien地震谱 ,建立了结构 MTMD系统的加速度传递函数 ,进而导出了设置MTMD时结构的加速度动力放大系数 (ADMF)明确表达式。于是MTMD的优化准则选择为 :结构最大加速度动力放大系数的最小值的最小化 [Min .Min .Max .ADMF]。通过最优搜寻得MTMD的最优频率间隔、平均阻尼比、调谐频率比和相应的控制有效性指标。选择结构受控频率与地震卓越频率比的不同取值 ,研究地震卓越频率对MTMD最优参数及有效性的影响     

基于平稳过滤有色噪声地震动模型的MTMD性能评价

研究了由许多刚度和阻尼保持为常量且频率呈线性分布的TMDs形成的MTMD的地震特性。基于虚拟激励法和平稳过滤有色噪声地震动模型，建立了结构－MTMD系统的传递函数，进而导出了设置MTMD时结构的动力放大系数（DMF）明确表达式。于是MTMD的优化准则可定义为Min.Min.Max.DMF。通过最优搜寻可得MTMD的最优频率间隔、平均阻尼比、调谐频率比和相应的无量纲控制有效性指标。目前的论文通过考虑结构受控频率与地震加速度卓越频率比的不同取值和不同场地类型，研究地震卓越频率和场地类型对MTMD最优参数及有效性的影响。同时与基于Kanai-Tajimi平稳过滤白噪声地震动模型和不考虑地震加速度卓越频率(ωg=∝）两种情况的结果进行了比较。     

结构主动开闭环多重调谐质量阻尼器（AMTMD）新控制策略

提出了一种新控制策略——主动开闭环多重调谐质量阻尼器(AMTMD)。AMTMD控制系统频率呈线性分布。AMTMD中的MTMD保持相同的刚度和阻尼系数但质量变化。基于TMD的工作原理定义了AMTMD的主动控制力构成即保持相同的位移和速度反馈增益系数但变化结构和地震加速度反馈增益系数。基于结构的广义振型模型，导出了设置AMTMD时结构的动力放大系数(DMF)，于是优化准则可定义为：Min．Min．Max．DMF．通过最优搜寻，研究了反映AMTMD有效性和鲁棒性的参数。这些参数包括：频率间隔、平均阻尼比、调谐频率比、总数、质量比和标准化加速度反馈增益系数。为了比较，多重调谐质量阻尼器(MTMD)和主动开闭环调谐质量阻尼器(ATMD)也被考虑。     

地震作用下高层钢结构的最优MTMD控制策略及设计

基于一般 MTMD,导出了 MTMD( )、MTMD( )和 TMD的动力放大系数 ( DMF)。以具有 MTMD( )、MTMD( )或 TMD结构的动力放大系数最大值中的最小值为优化准则。基于优化准则 ,列表显示了MTMD( )、MTMD( )和 TMD的最优参数。同时研究了最优参数对振型参与系数的敏感性。提出了 MTMD( )、MTMD( )和 TMD结构 -MTMD( )、MTMD( )和 TMD系统的优化设计方法。数值模拟表明 ,MTMD( )、MTMD( )和 TMD能有效地减小高层钢结构的地震反应     

地震作用下MSCSS控制优化参数研究

通过利用复模态分析法定义巨子型结构体系MSCSS(Mega-sub Controlled Structure System)的动力放大系数DMF(Dynamic Magnification Factor)表达式,取激励接近结构基频频段内的动力放大系数为指标,反映了结构各部分参数设置(质量比、刚度比、附加阻尼比及附加柱刚度比)对结构调频减震机理的影响。并采用最大最小化准则选取结构的最优参数范围,该分析法适用于分析不同巨层MSCSS的参数设置。     

地震作用下基于ADMF和系统参数组合的最优MTMD

多重调谐质量阻尼器 ( MTMD)是由许多频率成线性分布的调谐质量阻尼器组成。可能的系统参数组合形成 5种 MTMD,即 MTMD-1～MTMD-5。基于在基底加速度作用下具有一般 MTMD时结构的加速度传递函数 ,建立了 MTMD-1～ MTMD-5加速度动力放大系数 ( ADMF)的统一模式。利用 ADMF和数值寻优技术进行了详细的最优参数研究。最优参数包括 :最优频率间隔、最优阻尼比、最优调谐频率比。大量的数值比较表明 :在MTMD地震反应控制工程中 ,应优先选择 MTMD-1。     

含连拱隧道边坡地震响应特性研究

利用MIDAS GTS有限元软件建立一个含连拱隧道软弱围岩边坡模型,并利用振动台试验进行验证,探究了含连拱隧道边坡地震响应特性,分析了隧道的存在和隧道的位置对边坡动力响应特性的影响。得出以下主要结论:(1)边坡加速度放大系数沿坡高向上表现出非线性变化趋势,并表现出趋表效应。坡体底部测点卓越频率为7Hz,顶部测点卓越频率为4.8Hz,说明边坡削弱地震波高频段,放大低频段并改变其频谱成分。(2)含连拱隧道边坡加速度放大系数最大值为2.04,不含隧道边坡加速度放大系数最大值为1.88。含连拱隧道边坡加速度响应的非线性特征更明显,更不利于边坡稳定。连拱隧道的存在使得边坡受力不确定性增加,边坡动力响应更加复杂。(3)连拱隧道位置不同,对边坡的地震动力响应特性也不尽相同。连拱隧道距坡面越近,边坡受到的影响越大,越不利于边坡稳定。研究结果对含连拱隧道边坡抗震设计有一定借鉴意义。     

质量阻尼器的发展

广泛评述了调谐质量阻尼器(TMD)、多重调谐质量阻尼器(MTMD)、主动质量阻尼器(AMD)、半主动 TMD(SATMD)、主动调谐/主被动调谐/混合质量阻尼器(ATMD/APTMD/HMD)的研究现状.TMD, MTMD, AMD, SATMD, ATMD/APTMD/HMD能够有效地减小结构的风振与地震反应.指出强震下结构设置TMD, MTMD, AMD, SATMD, ATMD/APTMD/HMD的主要目的是限制结构屈服的进一步发展.因此,基于非线性结构模型的TMD, MTMD, AMD, SATMD, ATMD/APTMD/HMD研究具有重要意义.指出了TMD, MTMD, AMD, SATMD, ATMD/APTMD/HMD 有待于进一步研究的若干问题.提出了结构主动多重调谐质量阻尼器(AMTMD)和多重主被动调谐质量阻尼器(MAPTMD)的新控制策略.介绍了AMTMD和MAPTMD的研究进展并指出了进一步研究的发展方向.      

Effects of play and inerter nonlinearities on the performance of tuned mass damper

In this paper, we analyze the dynamics of tuned mass dampers with inerters. In the beginning, we describe the influence of inertance value with respect to the overall mass of the damping device. For further analysis, we pick three practically significant cases—each corresponding to different composition of tuned mass damper inertia. Then, we focus on the effects caused by different types of inerters’ nonlinearities. Viscous damping, dry friction and play in the inerter gears influence the dynamics of the tuned mass damper and affect its damping efficiency. Finally, we examine the dynamics of the model that incorporates all of these factors and propose its simplification which is genuine but more convenient. Our results show how to adjust the inerter type and the parameters depending on our needs and intended application. The knowledge on how to model the behavior of tuned mass dampers with inerters will be of practical use to engineers working with mechanical dampers.     

海洋平台离散模型振动控制研究

对近海平台离散结构模型在特征波浪载荷下,以平台上甲板最小位移为目标,比较了单个及多个调谐阻尼器（TMD）对系统各阶模态的抑振效果,结果表明,安装在第一模态质量上的调谐阻尼器对系统各阶模态振动的抑制作用最大;获得了海洋平台离散模型振动控制阻尼器的设计优化参数,为工程阻尼器设计提供了依据。     

考虑结点耗能的导管架平台的动力响应分析

为了降低导管架平台的动力响应，可在导管架平台的连接结点之间加入能量耗散材料。本文以将管接点和能量耗散材料理想化为由转动弹簧和转动阻尼器并联组成的等效单元，结合有限元和动力刚度法推导了其刚度、质量和阻尼矩阵。采用复模态分析和虚拟激励法分析了三维导管架平台的动力特性和随机地震响应，讨论了刚度系数和转动阻尼系数对动力特性和减震效果的影响。算例结果表明，适当选择转动阻尼系数可显著增加结构模态阻尼比和降低结构地震响应。此单元可方便地与通用的结构有限元程序配合，对三维平台结构进行动力分析。