發(fā)布時間：2020-06-19 14:28

【摘要】：調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)對于減小人行天橋、大跨度樓蓋等結(jié)構(gòu)的豎向振動效果顯著,它減振的必要條件就是其振動頻率需要與主結(jié)構(gòu)自振頻率保持一致。然而,建筑結(jié)構(gòu)在長期使用過程中會產(chǎn)生剛度退化,活荷載以及人行荷載也會經(jīng)常變化,這都會導致結(jié)構(gòu)的自振頻率發(fā)生改變,使得傳統(tǒng)TMD無法與主結(jié)構(gòu)自振頻率保持一致而使減振效果急劇下降。針對以上問題,本文基于新型智能材料磁流變彈性體研發(fā)了一種變頻TMD減振裝置,可以跟隨主結(jié)構(gòu)需求而改變TMD的頻率。研究成果可形成一套變頻TMD減振的研究理論和集成技術(shù),對推進智能材料結(jié)構(gòu)體系在土木工程中的應(yīng)用具有重要意義。本文首先對磁流變材料特別對磁流變彈性體和TMD的發(fā)展與應(yīng)用進行了概述,介紹了磁流變彈性體及TMD的相關(guān)基礎(chǔ)理論,指出目前TMD在工程應(yīng)用方面存在的缺陷。通過研究TMD的結(jié)構(gòu)及磁流變彈性體厚度對變頻TMD性能的影響,確定了變頻TMD磁路結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上設(shè)計并研發(fā)了基于磁流變彈性體的變頻TMD。研究MRE剪切模量與施加電流之間的關(guān)系,通過磁路分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),MRE的剪切模量會隨著外加電流的增強而增大,在0到1A區(qū)間內(nèi)剪切模量的增量較大,到1.8A左右接近飽和值。由此確定了包括可調(diào)剛度范圍的變頻TMD參數(shù)。提出了變頻TMD對主結(jié)構(gòu)進行實時頻率跟蹤的策略,在傅里葉變換(FFT)的基礎(chǔ)上采用希爾伯特-黃變換(HHT)和隨機減量技術(shù)(RDT)相結(jié)合的方式對主結(jié)構(gòu)頻率進行精確識別,結(jié)果與有限元模態(tài)分析相差僅0.29%,說明該頻率識別方法精確有效。利用研發(fā)的變頻TMD建立了變頻TMD-固支梁系統(tǒng),完成了變頻TMD對固支梁豎向振動控制的仿真計算。分別測試了傳統(tǒng)TMD與變頻TMD的減振效果,并且分析了不同質(zhì)量比對變頻TMD和傳統(tǒng)TMD減振控制的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當主結(jié)構(gòu)頻率與TMD自振頻率相差越大,達到同樣減振效果的前提下,所需變頻TMD的質(zhì)量比就越小,體現(xiàn)了變頻TMD在質(zhì)量比方面的優(yōu)勢。最后以大跨樓蓋結(jié)構(gòu)為例,利用變頻TMD對其進行人行荷載作用下的豎向振動控制分析,結(jié)果驗證了變頻TMD在實際工程應(yīng)用的可行性。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU352.1
【圖文】：

事后查明的原因為，大樓第12層中的健身房內(nèi)有人練習“跆搏”健身操，其跳動的頻率恰好與大樓局部樓板頻率接近，從而產(chǎn)生了“共振”。圖1-1 英國千禧橋 圖1-2 韓國Techomart購物大樓國內(nèi)外建造的許多公共建筑如高鐵站房、文化場館等都屬于大跨建筑結(jié)構(gòu)，這些場所人流量密集，結(jié)構(gòu)受到的人行荷載與其他活荷載的形式復雜，由這些荷載引起的大幅振動將會影響建筑物內(nèi)的正常工作與生活，情況嚴重則會導致結(jié)構(gòu)破壞，造成大量的經(jīng)濟損失甚至人員傷亡。因此，針對大跨結(jié)構(gòu)實施振動控制十分必要。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（Tuned Mass Damper，TMD）是一種常見的結(jié)構(gòu)振動控制裝置，當 TMD的頻率在大跨樓蓋結(jié)構(gòu)自振頻率附近或者相一致時，其能達到良好的減振效果。TMD 具有簡單實用

事后查明的原因為，大樓第12層中的健身房內(nèi)有人練習“跆搏”健身操，其跳動的頻率恰好與大樓局部樓板頻率接近，從而產(chǎn)生了“共振”。圖1-1 英國千禧橋 圖1-2 韓國Techomart購物大樓國內(nèi)外建造的許多公共建筑如高鐵站房、文化場館等都屬于大跨建筑結(jié)構(gòu)，這些場所人流量密集，結(jié)構(gòu)受到的人行荷載與其他活荷載的形式復雜，由這些荷載引起的大幅振動將會影響建筑物內(nèi)的正常工作與生活，情況嚴重則會導致結(jié)構(gòu)破壞，造成大量的經(jīng)濟損失甚至人員傷亡。因此，針對大跨結(jié)構(gòu)實施振動控制十分必要。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（Tuned Mass Damper，TMD）是一種常見的結(jié)構(gòu)振動控制裝置，當 TMD的頻率在大跨樓蓋結(jié)構(gòu)自振頻率附近或者相一致時，其能達到良好的減振效果。TMD 具有簡單實用

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本文編號：2720916