自反饋控制摩擦阻尼器耗能性能研究.pdf

1、無論是機械裝備還是建筑結構，在其使用或工作過程中，振動現(xiàn)象是不可避免的。劇烈的振動會造成結構性能下降甚至會嚴重破壞機械結構，造成不可挽回的重大損失。為了實現(xiàn)振動控制，通常是在機械設備或建筑結構中安裝相應的減振耗能裝置。本課題在前期研究中，結合庫倫摩擦理論和控制理論設計了一種自反饋控制摩擦阻尼器。新阻尼器可以實現(xiàn)阻尼力的半主動控制，克服了一般摩擦阻尼器輸出恒定阻尼力的缺點，不僅實現(xiàn)了阻尼力的可變、可調(diào)，還能根據(jù)振源信號進行阻尼力大小的控制

2、，使得這種新型的阻尼器能夠更好的發(fā)揮耗能減振作用。前期研究雖然完成了對該類新型阻尼器關鍵零部件的剛度和強度分析，闡述了其耗能機理。但是，這種阻尼器在實際工作過程中會產(chǎn)生熱量，熱量積存在阻尼器中就會使阻尼器的一些參數(shù)發(fā)生變化，致使阻尼器耗能性能發(fā)生波動，產(chǎn)生“溫移現(xiàn)象”。其中溫度對影響阻尼器耗能性能最關鍵因素-初始壓力-的影響最為突出。而這種影響在前期研究中沒有充分考慮。因此，本文研究的重點就是對阻尼器溫移現(xiàn)象的產(chǎn)生及其對阻尼器耗能性能的

3、影響進行分析;在此基礎上，對原有的阻尼器進一步改進，增設調(diào)整裝置來消除溫移對阻尼器耗能性能的影響。同時，為該類阻尼器應用于主動控制奠定結構基礎。本文的研究內(nèi)容如下:
　　第一、基于溫度影響的阻尼器結構改進設計和耗能性能機理分析。根據(jù)前期研究得到的阻尼器阻尼力理論計算公式，通過Matlab編寫相應的程序進行數(shù)值模擬，為研究外載荷（載荷的振幅和頻率）以及溫度對阻尼器耗能性能的影響奠定基礎。并且繪制出在特定載荷條件下的滯回曲線，進行分析

4、。
　　第二、對在溫升影響下的阻尼器耗能性能進行理論研究。分析溫移產(chǎn)生的機理、對阻尼器增壓氣室壓力的影響，得到溫度與油液壓力關系的理論公式。建立阻尼器的簡化模型，根據(jù)熱平衡方程，對阻尼器穩(wěn)定狀態(tài)耗能性能進行理論分析。首次定量計算了該阻尼器的生熱功率，通過計算模型各種散熱功率，進而得到平衡時的溫度，并對影響平衡溫度的因素進行分析。利用編寫的Matlab程序，修改相應的參數(shù)，計算出不同溫度下阻尼器的滯回特性。
　　第三、阻尼器耗

5、能性能有限元仿真分析。首先對油液和增壓氣室系統(tǒng)進行仿真分析，得到增壓氣室作用下阻尼器內(nèi)部油液壓力，為后續(xù)的流固熱耦合分析提供邊界條件;二是對阻尼器結構工作過程中溫度變化仿真分析，得到阻尼器工作過程溫度變化規(guī)律和不同時刻的溫度;三是將時間—溫度變化結果作為邊界條件加載到油液氣室流體模型中，對在溫度的影響下油液壓力進行仿真分析，得到溫度作用下油液壓力的變化規(guī)律;最后是把油液壓力輸出結果作為阻尼器的邊界條件，分析溫度變化對阻尼器耗能性能的影響