調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)能夠有效控制結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和地震作用下的位移,起到保護(hù)結(jié)構(gòu)的作用。目前,對(duì)于TMD的相關(guān)研究大都是對(duì)新形式阻尼器的探索,而TMD設(shè)計(jì)方面的相關(guān)研究卻相對(duì)較少。傳統(tǒng)的TMD設(shè)計(jì)方法沒(méi)有考慮TMD在實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)產(chǎn)生的非線性行為(傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法),研究證明TMD的非線性行為可能會(huì)對(duì)振動(dòng)控制產(chǎn)生不利影響。因此,研究非線性TMD的設(shè)計(jì)方法具有重要意義。李蘆鈺和崔鵬在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)設(shè)計(jì)方法,將TMD的非線性考慮在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,有效提高了硬化剛度非線性條件下的振動(dòng)控制情況,然而改進(jìn)設(shè)計(jì)方法仍存在不足之處,有待進(jìn)行進(jìn)一步相關(guān)研究。結(jié)合以上研究現(xiàn)狀,本文研究?jī)?nèi)容如下:(1)構(gòu)建單自由度結(jié)構(gòu)模型作為本文的主要研究對(duì)象,并以具有duffing形式剛度的非線性TMD對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行控制。提出臨界非線性系數(shù),以此來(lái)衡量在控制多自由度結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí),TMD的硬化剛度非線性強(qiáng)到什么程度時(shí)應(yīng)該將這種非線性行為考慮到TMD的設(shè)計(jì)之中,并以工程實(shí)例進(jìn)行數(shù)值仿真驗(yàn)證。(2)通過(guò)數(shù)值仿真的方式,分析改進(jìn)設(shè)計(jì)方法存在誤差的原因,發(fā)現(xiàn)改進(jìn)設(shè)計(jì)方法“結(jié)構(gòu)共振時(shí)的位移最小對(duì)應(yīng)TMD具有最好的控制效果”這一假設(shè)在軟化剛度非線性條件下并不合理,改進(jìn)設(shè)計(jì)方法存在局限性,僅適用于設(shè)計(jì)質(zhì)量比較小且具有硬化剛度非線性的TMD的設(shè)計(jì),并能夠有效改善非線性對(duì)TMD控制效果產(chǎn)生的不利影響。(3)利用諧波平衡法解運(yùn)動(dòng)方程,以諧波平衡法的解與數(shù)值模擬仿真相結(jié)合進(jìn)行非線性TMD的設(shè)計(jì)(HBM設(shè)計(jì)方法)。之后使用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、改進(jìn)設(shè)計(jì)方法以及HBM設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)硬化、軟化剛度非線性TMD,并對(duì)比其控制效果,得出結(jié)論HBM設(shè)計(jì)方法所設(shè)計(jì)出的TMD無(wú)論在硬化條件下還是軟化條件下,均具有理想中的最佳控制效果。(4)實(shí)驗(yàn)證明了當(dāng)TMD中產(chǎn)生硬化剛度非線性之后,用傳統(tǒng)線性設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)TMD不能再得到最佳的控制效果,甚至?xí)䦟?dǎo)致在某一頻段下TMD的控制效果惡化,TMD的實(shí)際的最優(yōu)頻率要小于按照線性方法設(shè)計(jì)出的最優(yōu)頻率;TMD相對(duì)位移最大時(shí),結(jié)構(gòu)近似具有最小位移。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU352.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的發(fā)展
    1.3 調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的工程應(yīng)用
        1.3.1 彈簧式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器
        1.3.2 擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器
        1.3.3 其它形式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器
    1.4 非線性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器研究概況
        1.4.1 非線性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器控制性能研究
        1.4.2 非線性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器參數(shù)優(yōu)化
        1.4.3 非線性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器實(shí)驗(yàn)裝置
    1.5 本文研究的主要內(nèi)容
2 調(diào)諧質(zhì)量阻尼器設(shè)計(jì)
    2.1 研究模型與運(yùn)動(dòng)方程
    2.2 質(zhì)量調(diào)諧阻尼器的設(shè)計(jì)方法
        2.2.1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
        2.2.2 改進(jìn)設(shè)計(jì)方法
    2.3 工程實(shí)例分析
        2.3.1 某電視塔工程數(shù)值模擬仿真
        2.3.2 76層benchmark結(jié)構(gòu)模型數(shù)值仿真模擬
    2.4 本章小結(jié)
3 考慮硬化剛度非線性的TMD分析
    3.1 改進(jìn)設(shè)計(jì)方法的誤差分析
    3.2 基于諧波平衡法的求解分析
    3.3 基于諧波平衡法的設(shè)計(jì)分析
        3.3.1 計(jì)算結(jié)果精度對(duì)比
        3.3.2 控制效果對(duì)比
    3.4 本章小結(jié)
4 考慮軟化剛度非線性的TMD分析
    4.1 基于諧波平衡法的求解分析
    4.2 基于諧波平衡法的設(shè)計(jì)分析
        4.2.1 計(jì)算結(jié)果精度對(duì)比
        4.2.2 控制效果對(duì)比
    4.3 本章小結(jié)
5 考慮硬化剛度非線性的TMD實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與裝置
    5.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號(hào)：2875701