調(diào)諧質(zhì)量阻尼器非線性特性及其控制性能分析.pdf

1、作為減振耗能裝置，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（Tuned Mass Damper，TMD）已廣泛被應用到結(jié)構(gòu)的振動控制領(lǐng)域，減小結(jié)構(gòu)在地震和風荷載作用下的變形或位移。在實際應用的過程中，由于調(diào)諧質(zhì)量阻尼器位移過大或者限位裝置的應用等因素造成調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的剛度和阻尼產(chǎn)生非線性行為。因此，研究調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的非線性行為對其控制效果的影響以及在調(diào)諧質(zhì)量阻尼器設(shè)計的過程中如何消除潛在非線性行為的不利影響具有重要的工程意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：

2、⑴以單自由度結(jié)構(gòu)和Duffing形式的非線性TMD組成的兩個自由度系統(tǒng)為分析模型，分析了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的非線性行為對其控制效果的影響及非線性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的控制特性。理論分析結(jié)果表明，TMD的非線性行為能夠惡化其控制效果，此外，非線性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的最優(yōu)頻率比對應非線性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的最大位移響應。⑵提出了一種新的非線性TMD分析方法，該方法將非線性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的分析從整個系統(tǒng)解耦出來，僅僅分析一個獨立的運動方程，降低了分析的復雜性。

3、理論分析結(jié)果表明，新的分析方法與基于整體的分析方法具有一致的結(jié)果。根據(jù)新的分析方法得到了跳躍頻率的解析解，對比數(shù)值解可以發(fā)現(xiàn)，跳躍頻率的解析解具有足夠的精度。⑶在調(diào)諧質(zhì)量阻尼器設(shè)計的過程中，考慮到其非線性行為的不利影響，建議非線性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的改進設(shè)計方法。該方法以調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的最大位移響應為性能指標，基于跳躍頻率對非線性 TMD進行設(shè)計。本文給出了最優(yōu)頻率比計算的解析公式，依據(jù)該公式對非線性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器進行優(yōu)化設(shè)計。理論分析結(jié)果

4、表明，該優(yōu)化設(shè)計方法能夠消除調(diào)諧質(zhì)量阻尼器非線性行為的不利影響，結(jié)構(gòu)的共振幅值被顯著降低。⑷實驗分析了非線性TMD的動力響應特性和非線性TMD的控制性能，測得了非線性TMD的頻響曲線和非線性TMD的控制效果曲線。實驗結(jié)果表明，非線性TMD的頻響曲線存在跳躍現(xiàn)象和多幅值域，跳躍現(xiàn)象發(fā)生在頻率1.77Hz處，多幅值域范圍在1.77Hz至1.91Hz之間，在多幅值域，初始條件決定了TMD實際的響應。此外，當將TMD的非線性行為考慮到設(shè)計中時，