本文關(guān)鍵詞：碰撞TMD力學(xué)模型與減振性能研究

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【摘要】：調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)是結(jié)構(gòu)振動控制中應(yīng)用最廣泛的被動控制裝置之一。碰撞式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(pounding tuned mass damper,簡稱PTMD)是一種新型被動減振裝置,在TMD基礎(chǔ)上增加了一個限制TMD位移的擋板,并在擋板和質(zhì)量塊間設(shè)置了一層粘彈性材料,利用慣性力、碰撞力進(jìn)行結(jié)構(gòu)減振。碰撞TMD所需布置空間小,且魯棒性好,是一種具有廣泛應(yīng)用前景的減振技術(shù)。為了確定碰撞TMD的優(yōu)化設(shè)計參數(shù),需要對碰撞TMD的碰撞力模型開展深入研究。在綜述碰撞TMD研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,采用兩種粘彈性材料,針對碰撞TMD的碰撞力模型開展了試驗(yàn)和理論研究,根據(jù)試驗(yàn)得到的碰撞力和縮進(jìn)位移,利用粒子群算法識別了碰撞力模型參數(shù),并對碰撞TMD在自由振動和受激振動下的減振性能進(jìn)行了分析。主要研究工作包括:(1)介紹了TMD的研究概況和碰撞阻尼器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,明確了論文研究的主要內(nèi)容和意義。根據(jù)幾種常見碰撞模型,討論了近似阻尼常數(shù)表達(dá)式�？偨Y(jié)了粘彈性材料在碰撞過程中的耗能機(jī)理及非線性特征,介紹了彈性后效概念,為深入研究碰撞TMD建立了理論基礎(chǔ)。(2)制作了碰撞TMD的碰撞力試驗(yàn)裝置,針對球面、柱面、平面三種碰撞類型,開展了兩種粘彈性材料與鋼塊間的碰撞試驗(yàn),獲得了碰撞過程的碰撞力和縮進(jìn)位移時程。研究了循環(huán)次數(shù)、初始釋放距離、材料厚度、不同接觸面等對碰撞力的影響,分析了兩種材料碰撞前后的縮進(jìn)位移與彈性恢復(fù)系數(shù)。(3)基于經(jīng)典Hertz-damp碰撞理論,提出了粘彈性碰撞力學(xué)模型,建立了包括彈性恢復(fù)力和阻尼力的非線性碰撞力方程�；谀芰渴睾阍�,確定了碰撞剛度、非線性指數(shù)和碰撞阻尼系數(shù)的關(guān)系。以碰撞力為優(yōu)化目標(biāo),根據(jù)碰撞試驗(yàn)得到的碰撞力和縮進(jìn)位移,采用智能粒子群算法對碰撞剛度和非線性指數(shù)等參數(shù)進(jìn)行了辨識。對不同工況下的試驗(yàn)值和模型理論計算值進(jìn)行了對比分析。(4)建立了單自由度結(jié)構(gòu)-碰撞TMD系統(tǒng)的運(yùn)動方程,對自由振動、簡諧激勵、隨機(jī)激勵三種條件下TMD、碰撞TMD的減振性能進(jìn)行了仿真分析。同時,對不同粘彈性材料的減振性能、碰撞TMD的控制魯棒性、碰撞TMD的優(yōu)化參數(shù)也進(jìn)行了研究,全面評估了碰撞TMD的減振性能。
【關(guān)鍵詞】：碰撞TMD 碰撞力模型 非線性 粒子群算法 減振性能 魯棒性
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU352.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 結(jié)構(gòu)振動與被動控制12-13
• 1.2 TMD的研究概狀13-15
• 1.3 碰撞阻尼器的國內(nèi)外研究進(jìn)展及現(xiàn)狀15-19
• 1.3.1 國外碰撞阻尼器的研究進(jìn)展及現(xiàn)狀15-17
• 1.3.2 國內(nèi)碰撞阻尼器的研究進(jìn)展及現(xiàn)狀17-19
• 1.4 論文的研究意義和主要研究內(nèi)容19-22
• 1.4.1 論文的研究意義19
• 1.4.2 論文的主要研究內(nèi)容19-22
• 第二章 碰撞TMD的基本理論22-30
• 2.1 碰撞TMD的概述22-23
• 2.2 碰撞模型的經(jīng)典理論23-26
• 2.2.1 碰撞的初步探索23-24
• 2.2.2 Kelvin-voigt碰撞模型24
• 2.2.3 Hertz碰撞模型24-25
• 2.2.4 非線性粘彈性模型25-26
• 2.3 粘彈性材料的基本理論26-27
• 2.3.1 粘彈性材料的耗能機(jī)理26-27
• 2.3.2 粘彈性材料的非線性特征27
• 2.4 彈性后效27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 第三章 基于碰撞TMD的碰撞試驗(yàn)研究30-48
• 3.1 概述30
• 3.2 碰撞模型試驗(yàn)設(shè)計30-37
• 3.2.1 試驗(yàn)材料30-32
• 3.2.2 試驗(yàn)儀器32-34
• 3.2.3 碰撞試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>34-36
• 3.2.4 試驗(yàn)工況設(shè)計36-37
• 3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析37-45
• 3.3.1 整個試驗(yàn)過程的力-時間關(guān)系和位移-時間關(guān)系37-38
• 3.3.2 循環(huán)次數(shù)對碰撞試驗(yàn)力學(xué)性能的影響38-42
• 3.3.3 初始釋放距離對碰撞試驗(yàn)力學(xué)性能的影響42-43
• 3.3.4 材料厚度對碰撞試驗(yàn)力學(xué)性能的影響43-44
• 3.3.5 碰撞接觸面對碰撞試驗(yàn)力學(xué)性能的影響44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-48
• 第四章 基于碰撞TMD的碰撞力學(xué)模型研究48-60
• 4.1 概述48
• 4.2 碰撞力非線性模型的建立48-52
• 4.2.1 碰撞阻尼常數(shù)分析49-51
• 4.2.2 考慮能量守恒的碰撞力非線性模型51-52
• 4.3 碰撞力非線性模型的粒子群算法52-55
• 4.3.1 模型辨識方法53
• 4.3.2 粒子群算法辨識的步驟53-54
• 4.3.3 粒子群算法初步參數(shù)辨識54-55
• 4.4 碰撞力非線性模型的驗(yàn)證55-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第五章 碰撞TMD系統(tǒng)的減振性能研究60-74
• 5.1 概述60
• 5.2 碰撞TMD系統(tǒng)的運(yùn)動方程60-62
• 5.3 碰撞TMD在自由振動下的數(shù)值仿真62-66
• 5.3.1 最優(yōu)參數(shù)控制62-63
• 5.3.2 碰撞材料和TMD阻尼對減振性能的影響63-66
• 5.4 碰撞TMD在簡諧激勵下的數(shù)值仿真66-70
• 5.4.1 最優(yōu)參數(shù)控制66-67
• 5.4.2 碰撞TMD的魯棒性和最優(yōu)間隙67-70
• 5.5 碰撞TMD在地震作用下的數(shù)值仿真70-72
• 5.5.1 分析方法70
• 5.5.2 算例分析70-72
• 5.6 本章小結(jié)72-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 全文總結(jié)74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-82
• 附錄A82

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 王修勇;龔禹;孫洪鑫;禹見達(dá);;磁流變阻尼器滯回參數(shù)模型研究[J];土木工程學(xué)報;2014年S1期

2 國巍;李宏男;柳國環(huán);;共享調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(STMD)在附屬結(jié)構(gòu)減震中的應(yīng)用[J];工程力學(xué);2009年05期

3 滕軍;魯志雄;肖儀清;閆安志;李成濤;;高聳結(jié)構(gòu)TMD接觸非線性阻尼振動控制研究[J];振動與沖擊;2009年03期

4 魯志雄;閆安志;;脈動風(fēng)激勵下TMD碰撞控制研究[J];低溫建筑技術(shù);2008年06期

5 韓淼;李仙華;杜紅凱;;基礎(chǔ)隔震層鋼螺旋彈簧軟碰撞限位實(shí)驗(yàn)研究[J];世界地震工程;2007年04期

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本文編號：1110231