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第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2023）

作者：张航温斌荣田新亮彭志科

浮式风机作为下一代海洋风能大规模开发利用的主力装备与核心技术,是深化海洋风能开发、推动绿色低碳发展的先导性重大装备。随着浮式风机朝大型化、多样化、风机布置向深远海的发展趋势,系统在服役过程中势必将承受更复杂且恶劣的环境... 详细信息

浮式风机作为下一代海洋风能大规模开发利用的主力装备与核心技术,是深化海洋风能开发、推动绿色低碳发展的先导性重大装备。随着浮式风机朝大型化、多样化、风机布置向深远海的发展趋势,系统在服役过程中势必将承受更复杂且恶劣的环境激励,风机塔筒由于自身结构柔性与独特的漂浮式支撑形式,使得振动问题突出,成为影响浮式风机系统可靠性的薄弱环节。针对浮式风机塔筒结构振动控制问题,提出基于调谐质量阻尼惯容器的塔筒振动控制方法,建立浮式风机装备惯容器的耦合动力学分析模型,探究TMDI质量放大及低频振动控制机理,在此基础上,设计制作滚珠丝杠型调谐质量阻尼惯容器样机,开发浮式风机-TMDI一体化水池模型试验技术,探究了装备TMDI对浮式风机塔顶振动及塔底载荷的抑制效果。研究表明,相比于传统的调谐质量阻尼器,引入惯容元件后可有效提升装置的惯性系数,进而提升阻尼器的低频控制能力;典型工况下浮式风机装备TMDI后塔顶振动加速度与塔底载荷有效降低10%以上,有效提升塔筒结构安全性和可靠性。

关键词：浮式风机调谐质量阻尼惯容器振动控制水池模型试验

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周期性轨道结构的弯曲振动波控制

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中国科学：技术科学 2023年第4期53卷 576-588页

作者：冯青松杨舟郭文杰张凌李秋义华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌330013 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 铁路轨道安全服役湖北省重点实验室武汉430063

为探究周期性轨道结构中弯曲振动波调控的可行性,本文以CRTSⅢ型无砟轨道为研究对象,带隙特性为评价指标,采用能量泛函变分法建立了无砟轨道结构带隙特性分析模型.结合无砟轨道结构的带隙特性,获取了无砟轨道结构中弯曲波传播路径特征.... 详细信息

为探究周期性轨道结构中弯曲振动波调控的可行性,本文以CRTSⅢ型无砟轨道为研究对象,带隙特性为评价指标,采用能量泛函变分法建立了无砟轨道结构带隙特性分析模型.结合无砟轨道结构的带隙特性,获取了无砟轨道结构中弯曲波传播路径特征.在此基础上,针对钢轨的弯曲波调控,对比评估了周期性附加调谐质量阻尼器(TMD)和调谐质量阻尼惯容器(TMDI)对钢轨弯曲波的调控效果.针对轨道板的弯曲波调控,分析了轨道板参数对轨道结构带隙特性的影响,并进一步探讨了附加惯性增强装置对轨道板中传播的低频弯曲波的影响.结果表明,对于CRTSⅢ型无砟轨道结构,在0~1500 Hz范围内, 0~90.2 Hz范围内的弯曲波直接传递至下部基础,122.3~228.5 Hz范围内的弯曲波经由钢轨传递至轨道板且继续在轨道板中传播,其余频段的弯曲波则在钢轨中传播.对于钢轨的弯曲波调控,无论是周期性附加TMD还是TMDI均能打开新的弯曲波带隙,抑制钢轨中弯曲波的传播,且带隙的宽度与附加机构的有效质量呈正相关趋势,从宽频调控角度考虑, TMDI比TMD更具优势.对于轨道板的弯曲波调控,增大轨道板的有效质量或软化轨道板下部支承刚度均可缩减传递至下部基础的弯曲波频段,前者可以通过在轨道板上附加惯性增强装置来实现,后者可以通过改变轨道板下部支承条件来实现.

关键词：周期性轨道结构弯曲波调控能量泛函变分法带隙调谐质量阻尼惯容器

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新型TMD对人行桥竖向振动控制研究

新型TMD对人行桥竖向振动控制研究

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作者：祁鑫华北水利水电大学

学位级别：硕士

大跨轻质人行桥具有低频、低阻尼等特征,易在人致荷载作用下产生过量振动,引发行人振动舒适度及结构疲劳性损伤等问题。传统调谐质量阻尼器（TMD）作为一种吸能减振装置已广泛应用于实际工程,但仍存在调频范围较窄、后期参数调整较为困... 详细信息

大跨轻质人行桥具有低频、低阻尼等特征,易在人致荷载作用下产生过量振动,引发行人振动舒适度及结构疲劳性损伤等问题。传统调谐质量阻尼器（TMD）作为一种吸能减振装置已广泛应用于实际工程,但仍存在调频范围较窄、后期参数调整较为困难、弹簧净伸长量过大导致安装空间受限、减振效果严重依赖质量比μ（TMD物理质量与结构模态质量之比）等问题或不足。为此,新型TMD研发一直是工程界与学术界共同关注的热点。本文依托国家自然科学基金面上项目“结构三元被动减振理论与技术及其提升斜拉索振动控制效果研究”（51878274）,通过引入杠杆与“惯容”机制,以人行桥-TMD二自由度简化模型为研究对象,分别开展了杠杆式调谐质量阻尼器（LT-TMD）与调谐质量阻尼惯容器（TMDI）两种新型TMD对人行桥竖向振动控制研究。本文主要研究内容和结论如下:（1）传统TMD对人行桥竖向振动控制研究。研究了人行桥固有阻尼对传统TMD最优参数的影响规律。结果表明:考虑人行桥固有阻尼的TMD最优参数设计不再满足经典定点理论适用条件;人行桥阻尼在0～5%范围内,忽略与考虑人行桥阻尼得到的TMD最优参数差异较小。（2）LT-TMD对人行桥竖向振动控制研究。基于LT-TMD力学模型得到各单元等效参数,研究了质量调节系数（质量元件与支撑弹簧元件分别到杠杆支点距离的比值）对人行桥竖向振动控制的影响规律。结果表明:与传统TMD相比,LT-TMD通过杠杆位移放大原理可拓宽频率控制带宽、调整弹簧净伸长量、实现频率连续可调以及质量放大效应;当质量比一定,质量调节系数小于1时,LT-TMD质量效应折减,其对人行桥减振效果弱于传统TMD,而质量调节系数大于1时,LT-TMD质量单元可获得大于自身实际物理质量的“惯性（虚）质量”,其对人行桥的减振效果优于传统TMD。（3）TMDI对人行桥竖向振动控制研究。开展了两种“惯容”连接方式（分别为接桥与接地）的TMDI最优参数设计,研究了 TMDI惯容比（惯容系数与结构模态质量的比值）对人行桥竖向振动控制的影响规律。结果表明:惯容机制实现了质量放大效应且拓宽了 TMDI频率控制带宽;当质量比一定时,安装惯容接地TMDI对人行桥的减振效果远远优于传统TMD;随着惯容比增大,安装惯容接地TMDI比安装惯容接桥TMDI对人行桥的减振效果更显著。

关键词：人行桥竖向振动控制调谐质量阻尼器杠杆式调谐质量阻尼器调谐质量阻尼惯容器

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