自供電磁流變阻尼器減振系統(tǒng)與永磁式電渦流TMD的研制及應(yīng)用.pdf

1、為使磁流變(MR)阻尼器擺脫對(duì)外部電源的依賴與提高調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)的耐久性,本文基于電磁感應(yīng)原理研制了具有自供電特性的MR阻尼器減振系統(tǒng)與采用電渦流作為阻尼元件的新型TMD裝置,并分別用于兩大類工程結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制。一類是適于安裝直接耗能減振裝置的結(jié)構(gòu),如斜拉索、隔震橋梁;另一類是更適于采用吸能減振措施的結(jié)構(gòu),如高聳輸電塔、大跨度人行橋與拱橋剛性細(xì)長(zhǎng)吊桿。本文主要研究?jī)?nèi)容與取得的成果有:
　　 (1)構(gòu)建了由能量回收電機(jī)與

2、只需較小能量供給的MR阻尼器集成的自供電MR阻尼器減振系統(tǒng),并通過試驗(yàn)與仿真分析闡明了自供電MR阻尼器的可行性、優(yōu)越性與減振機(jī)理。
　　 (2)建立了基于自供電MR阻尼器被動(dòng)控制的模型斜拉索減振試驗(yàn)平臺(tái)。試驗(yàn)結(jié)果表明:自供電MR阻尼器對(duì)模型斜拉索的前五階模態(tài)振動(dòng)均具有較好的控制效果,既能夠大幅提高拉索的模態(tài)阻尼比,又不會(huì)造成MR阻尼器的嵌固,使得減振效果與拉索的振動(dòng)幅值水平無關(guān),而外供電MR阻尼器被動(dòng)控制只能在拉索振動(dòng)幅值較大時(shí)

3、,才有較好的減振效果。分析表明,自供電MR阻尼器對(duì)拉索優(yōu)越的控制效果主要?dú)w功于減振系統(tǒng)具有的粘滯阻尼與負(fù)剛度控制特性。
　　 (3)提出了面向?qū)崢蚶鳒p振的自供電MR阻尼器設(shè)計(jì)流程。對(duì)兩根典型實(shí)橋拉索(114m的短索和577m的超長(zhǎng)索)的減振仿真分析結(jié)果顯示:自供電MR阻尼器具有廣泛的適用性,對(duì)兩根拉索都體現(xiàn)出良好的減振效果;只有當(dāng)MR阻尼器與能量回收電機(jī)安裝在不同位置時(shí),自供電MR阻尼器才有望實(shí)現(xiàn)負(fù)剛度控制,從而體現(xiàn)出更優(yōu)越的

4、減振效果。
　　 (4)拓展了自供電MR阻尼器的應(yīng)用范圍,將其引入到隔震橋梁的減震控制。仿真分析結(jié)果表明:隔震橋梁減震的最優(yōu)主動(dòng)控制力主要表現(xiàn)為阻尼力;自供電MR阻尼器完全可以達(dá)到主動(dòng)控制的減震效果,具有替代主動(dòng)控制裝置的潛力。
　　 (5)制作了質(zhì)量為0.2kg的微型永磁式電渦流TMD,并對(duì)某大跨度人行橋開展了模型減振試驗(yàn)研究,闡明了電渦流阻尼的實(shí)現(xiàn)形式與TMD的減振機(jī)理;研制了適用于拱橋細(xì)長(zhǎng)剛性吊桿風(fēng)致振動(dòng)控制的中型

5、永磁式電渦流TMD,并實(shí)現(xiàn)了TMD剛度與阻尼的完全分離,且阻尼很容易地通過調(diào)整磁場(chǎng)間隙進(jìn)行調(diào)節(jié);建立了大噸位TMD電渦流阻尼的設(shè)計(jì)流程,其綜合了電渦流阻尼的理論估算與磁場(chǎng)有限元磁路優(yōu)化,并研制了面向人行橋?qū)崢驕p振的豎向電渦流TMD樣機(jī);從經(jīng)濟(jì)性、耐久性兩方面闡述了永磁式電渦流TMD的工程應(yīng)用可行性。
　　 (6)應(yīng)用提出的電渦流阻尼設(shè)計(jì)流程,研制了滿足輸電塔“簡(jiǎn)單可靠、耐久性高與免于維護(hù)”要求的大型雙懸臂擺式電渦流TMD,并開展