根據(jù)質(zhì)量塊單面碰撞的特點(diǎn),得到了SS-PTMD的動(dòng)力特性;開(kāi)展黏彈性材料自由碰撞試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)識(shí)別了碰撞力模型參數(shù),驗(yàn)證了碰撞力模型的可靠性;設(shè)計(jì)了可改變頻率的單自由度結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?開(kāi)展了減振試驗(yàn)。仿真分析表明:調(diào)諧時(shí)在自由振動(dòng)阻尼比由0.1%增加到3.66%時(shí),在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下的減振率達(dá)到95.1%;在頻率失諧時(shí)（-11.6%）自由振動(dòng)阻尼比可達(dá)到1.71%,在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下減振率達(dá)到94.6%。采用試驗(yàn)分析評(píng)估了結(jié)構(gòu)在自由振動(dòng)、簡(jiǎn)諧振動(dòng)的控制效果,分析表明:調(diào)諧時(shí)在自由振動(dòng)阻尼比由0.1%增加到3.52%,在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下的減振率達(dá)到95.6%;在頻率失諧時(shí)（-11.6%）自由振動(dòng)阻尼比可達(dá)到1.43%,在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下減振率達(dá)到95.3%。理論仿真分析和試驗(yàn)結(jié)果表明:SS-PTMD能夠有效控制自由振動(dòng)和簡(jiǎn)諧激勵(lì)下結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。 

【文章來(lái)源】：應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2020,37(05)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

SS-PTMD力學(xué)模型Fig.1MechanicalmodelofSS-PTMD

)式中ζPTMD為SS-PTMD的等效阻尼比，且當(dāng)彈性恢復(fù)系數(shù)e為常數(shù)時(shí)，SS-PTMD所提供的阻尼為線(xiàn)性阻尼。2.2碰撞力模型與驗(yàn)證碰撞試驗(yàn)如圖2所示。利用剛性桿懸掛質(zhì)量塊形成單擺，碰撞擋板表面粘貼黏彈性材料。力傳感器安裝在擋板與碰撞塊之間，記錄碰撞力數(shù)據(jù)。將激光位移計(jì)設(shè)置在與質(zhì)量塊平行的位置，以便采集質(zhì)量塊的位移數(shù)據(jù)。剛性桿上部使用軸承安裝在固定于立架上的滑塊上。立架與碰撞擋板用膨脹螺絲固定于地面，形成剛接。(a)碰撞模型設(shè)計(jì)圖(thedesignofpoundingmodel)(b)碰撞模型試驗(yàn)圖(theexperimentofpoundingmodel)圖2碰撞模型圖Fig.2Thediagramofpoundingmodel考慮黏彈性材料殘余變形的碰撞力模型[20]為maxmaxmax,0,0(),,00,0,0nneneeeekFf≥≥≥(3)式中：和為碰撞過(guò)程中的相對(duì)位移與相對(duì)速度；n為非線(xiàn)性系數(shù)；k和ζ分別為碰撞剛度和阻尼系數(shù)；e和max分別為殘余表面變形和最大碰撞嵌入深度(即最大碰撞相對(duì)位移)；fe為最大彈性撞擊力，其表達(dá)式為maxnefk(4)定義黏彈性材料的殘余表面變形率cr為maxerc(5)根據(jù)碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用粒子群方法識(shí)別的模型參數(shù)見(jiàn)表1。表1碰撞模型參數(shù)Tab.1Theparametersofthepoundingmodel參數(shù)(parameter)ncreζk/N·m-1.5數(shù)值(value)1.50.7090.467.007×1062.2×106為了驗(yàn)證碰撞力模型的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)時(shí)將碰撞質(zhì)量距離平衡位置0.5m處釋放。圖3為模型與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比圖，由圖可知，采用碰撞力模型得到的碰撞力、位移、碰撞時(shí)間和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差

第5期王修勇，等：?jiǎn)蚊媾鲎睺MD的減振性能分析與試驗(yàn)1989程中的位移及碰撞力大校(a)位移時(shí)程(thetimehistoryofdisplacement)(b)碰撞力時(shí)程(thetimehistoryofpoundingforce)圖3試驗(yàn)與碰撞力模型結(jié)果對(duì)比Fig.3Comparisonbetweentheexperimentandmodel3SS-PTMD結(jié)構(gòu)減振仿真分析3.1SS-PTMD結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程單自由度結(jié)構(gòu)安裝SS-PTMD的力學(xué)模型如圖4所示，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程為ssssss1s10111s1()()()(()())sin()()()(()())()mxtcxtkxtkxtxtPwtFtmxtkxtxtFt(6)式中：xs和x1分別為結(jié)構(gòu)位移和SS-PTMD位移；ms、cs、ks分別為主結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、阻尼、剛度；m1和k1為SS-PTMD的質(zhì)量和剛度；P0sin(wt)是簡(jiǎn)諧激勵(lì)力，自由振動(dòng)時(shí)P0=0；F為碰撞力；t為時(shí)間。圖4加裝SS-PTMD的單自由度結(jié)構(gòu)力學(xué)模型Fig.4Thesingle-degree-of-freedomstructuralmechanicsmodelwithSS-PTMD3.2自由振動(dòng)下SS-PTMD減振仿真分析仿真參數(shù)為：主結(jié)構(gòu)頻率1.286Hz，質(zhì)量450kg，阻尼比0.1%；SS-PTMD自由振動(dòng)頻率0.68Hz，質(zhì)量12.5kg。此時(shí)SS-PTMD與結(jié)構(gòu)處于基本調(diào)諧。通過(guò)改變主結(jié)構(gòu)的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)失諧-11.6%、+10%。圖5為自由振動(dòng)下主結(jié)構(gòu)無(wú)控及SS-PTMD控制的仿真結(jié)果。在調(diào)諧狀態(tài)下，無(wú)控和SS-PTMD控制時(shí)的結(jié)構(gòu)阻尼比分別為0.1%和3.66%，5s之后出現(xiàn)了振蕩加劇的現(xiàn)象。這是由于SS-PTMD在調(diào)諧時(shí)主子結(jié)構(gòu)的能量交換出現(xiàn)了拍振而引起的(見(jiàn)圖5(a))。在SS-PTMD失諧-11.6%時(shí)的結(jié)構(gòu)阻尼比為1.71%(見(jiàn)圖5(b

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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