[雙語(yǔ)翻譯]外文翻譯--纜索與 tmd-mr 阻尼器振動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)探索（譯文）

1、中文 中文 7900 字， 字，5600 單詞， 單詞，2.8 萬(wàn)英文字符 萬(wàn)英文字符出處： 出處：Cai C S, Asce M, Wu W J, et al. Cable Vibration Control with a TMD-MR Damper System: Experimental Exploration[J]. Journal of Structural Engineering, 2007, 133(5):629-637

2、.纜索與 纜索與 TMD-MR TMD-MR 阻尼器振動(dòng)控制系統(tǒng) 阻尼器振動(dòng)控制系統(tǒng): 實(shí)驗(yàn)探索 實(shí)驗(yàn)探索C.S.Cai,P.E.,M.ASCE1;W.J.Wu2;and M.Araujo31 ouisiana 州立大學(xué),環(huán)境與土木工程學(xué)院副教授，Baton Rouge,LA 70803. E-mail: Cscai@lsu.edu2 ouisiana 州立大學(xué),環(huán)境與土木工程學(xué)院教授助理，Baton Rouge,LA 70

3、803. E-mail: wwu3@lsu.edu3 ouisiana 州立大學(xué),環(huán)境與土木工程學(xué)院教授助理，Baton Rouge,LA 70803. E-mail: Cscai@lsu.edu摘要 摘要雖然傳統(tǒng)的機(jī)械阻尼器可以幫助減少纜索振動(dòng),但由于受其位置的限制，所以它們不是最有效的解決方 法。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器 TMDs 克服了這種限制,并且，根據(jù)先前的研究，已被證明是減輕電纜振動(dòng)的有效方法。 然而,TMDs 的有效性對(duì)振動(dòng)

4、頻率非常的敏感,這意味著 TMDs 是為一個(gè)特定的振動(dòng)頻率設(shè)計(jì)的，而對(duì)其他頻 率可能無(wú)效。一種新型的機(jī)械阻尼器——TMD 磁流變阻尼器系統(tǒng)，在目前的研究中被提出，來(lái)解決這個(gè)問(wèn) 題。這個(gè)阻尼器提出的特性是結(jié)合了 TMDs 的靈活性和 MR 阻尼器的適應(yīng)性。該阻尼器系統(tǒng)連接到一個(gè) 7.16 米長(zhǎng)的纜索上，來(lái)調(diào)查其減振效果和組合纜索阻尼系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)屬性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 TMD-MR 系統(tǒng)的減振效果 較好。目前的研究集中注意力在通

5、過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)的途徑減緩 TMD-MR 纜索振動(dòng)阻尼器系統(tǒng)的振動(dòng)的概念探索上。 DOI: 10.1061/（ASCE）0733-9445（2007）133:5（629）關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞阻尼；振動(dòng)；纜索。緒論 緒論據(jù) angelo1997 年統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)有超過(guò)三十座斜拉橋， 全世界則有大約六百座。在特定小雨和和風(fēng)（風(fēng)速 大約 15 米/秒）的環(huán)境下，發(fā)生一到兩米大幅度振 動(dòng)的斜拉索的病害已經(jīng)在全世界廣為存在，包括那 些美國(guó)當(dāng)?shù)氐臉蛄?，例?

6、Fred Hartman,Weirton-Steubenville, Burlington 和 Clark bridges（Ciolko and Yen 1999; Main and Jones 2001）。這些 纜索在相似的有風(fēng)無(wú)雨的條件下卻能保持穩(wěn)定。這 種現(xiàn)象被稱(chēng)為風(fēng)雨誘發(fā)纜索振動(dòng)。過(guò)度的纜索振動(dòng) 會(huì)損害橋梁的長(zhǎng)期健康，這可能會(huì)威脅到公眾安全 和國(guó)家對(duì)運(yùn)輸基本設(shè)施的投資。這些問(wèn)題引起了橋 梁協(xié)會(huì)的高度重視，并且對(duì)關(guān)注的公眾帶來(lái)了深

7、深 的焦慮。意識(shí)到了纜索振動(dòng)惡劣的情況后，經(jīng)過(guò)多年的 研究，研究人員已經(jīng)取得了小小的成就以解決這個(gè) 問(wèn)題，例如通過(guò)提供傳統(tǒng)機(jī)械阻尼器（Xu et al. 1997; Tabatabai and Mehrabi 2000），添加交叉繩或交叉器（Langsoe and Larsen 1987; Caracoglia and Jones 2002），再或者通過(guò)不同的技術(shù)處理纜索表面（Flamand 1995; Phelan et al. 20

8、02）。油阻尼器和摩 擦阻尼器已經(jīng)廣泛應(yīng)用由于其大阻尼力和容易更 換。液態(tài)磁流變阻尼器是相對(duì)較新的機(jī)械阻尼器， 它有著阻尼力調(diào)節(jié)能力,穩(wěn)定的性能，快速的反應(yīng) 和在地振來(lái)臨時(shí)的低能耗（Dyke et al. 1996a,b; Spencer et al. 1997）。伴隨著提供給阻尼器的電流的 變化，MR阻尼器的輸出阻尼力變得可調(diào)了。MR 阻尼 器在地振應(yīng)用中被廣泛研究，并且被證實(shí)是一個(gè)可 行的防振控制的方法（Lou et al. 2

9、000; Christenson et al. 2002; Johnson et al. 2004）。讀者想了解更多關(guān)于 MR 阻尼器的文學(xué)和構(gòu)造技術(shù)的藝術(shù)的陳述（Spencer and Nagarajaiah 2003）。第一次 MR 阻尼器的纜索應(yīng)用控制的實(shí)際采用 是中國(guó)洞庭湖大橋的建設(shè)中，以減少能量在纜索振 動(dòng)達(dá)到破壞等級(jí)之前（ Chen et al. 2003; Lord Corporation 2004）。然后，這些

10、機(jī)械阻尼器需要接 地（連接在甲板上）安裝在較低的地方以方便安圖 4 振動(dòng)控制策略簡(jiǎn)圖 圖 5 纜索實(shí)驗(yàn)裝置和 TMD-MR 分別表述為 M1 和 M2。MR 阻尼器提供了 可調(diào)的阻尼和剛度，以便于纜索 TMD-MR 系統(tǒng)更好， 如圖 2。實(shí)際提供的 TMD-MR 系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖如圖 3。當(dāng) MR 阻尼器失效或者變形時(shí)，TMD-MR 阻尼系統(tǒng)實(shí)際 上使減振器作用減弱，也就是，TMD 無(wú)阻尼元件。 盡管 TMD 通常有阻

11、尼元件，但是在目前的研究中， TMD 的組成以后特別有可能涉及到這樣的情況，在 區(qū)分 TMD 和 TMD-MR 阻尼器時(shí)沒(méi)有阻尼元件。最終發(fā)展的 TMD-MR 阻尼系統(tǒng)被設(shè)想安裝在纜索 上，并且振動(dòng)抑制概念如圖 4 所示。纜索振動(dòng)起因 于塔和橋面系的刺激，或者風(fēng)雨纜索效應(yīng)及其它們 的組合。纜索振動(dòng)的特性會(huì)被反映在一張?zhí)囟ǖ膱D 表上，這張圖表通過(guò)感應(yīng)器信息的加工得到。在圖 表中數(shù)據(jù)的極值將會(huì)被期待，因?yàn)槔|索振動(dòng)的刺激 可能

12、是單頻，多頻，又或者隨機(jī)頻的。TMD-MR 系統(tǒng) 的頻率會(huì)根據(jù)最有效的共振（最高點(diǎn)）或者其他目 標(biāo)頻率而發(fā)生調(diào)整。隨著調(diào)整它們的位置，已使其 更有效的抑制振動(dòng)。TMD-MR 阻尼系統(tǒng)在減緩振動(dòng)的任務(wù)上有許多 優(yōu)點(diǎn)。其一，減振器功能，如 TMD 功能，在減少目 標(biāo)共振上卓有成效。另外，當(dāng)纜索自然頻率在任何 原因下發(fā)生變動(dòng)時(shí)，MR 元件能夠幫助細(xì)微調(diào)整 TMD-MR 阻尼系統(tǒng)的固有頻率，以使其匹配目標(biāo)諧振 激發(fā)的頻率，雖然 MR

13、元件的適應(yīng)性是它的阻尼力。 其二，是 MR 元件減振功能。當(dāng)振動(dòng)涉及超過(guò)一種 主要振型或者調(diào)節(jié) TMD-MR 系統(tǒng)至一個(gè)特定比值的 頻率很難時(shí)，MR 元件能夠通過(guò)提供一個(gè)相當(dāng)大的 阻尼力來(lái)直接釋放能量。并聯(lián) TMD-MR 阻尼系統(tǒng)雖 予以考慮，但不在我們的研究范圍之內(nèi)。因此，設(shè) 想中的 TMD-MR 阻尼系統(tǒng)能夠有效地解決不同的刺 激。實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)裝置縮放原則要求保持原始纜索和纜索模型之間 的相似點(diǎn)。然而，大部分情況下在所有參數(shù)上滿足

14、 縮放原則十分的困難。在許多種不同的實(shí)際參數(shù)中， 僅需要核實(shí)相應(yīng)的斜拉索參數(shù)沒(méi)有超出平均水平。 注意這些要點(diǎn)后，表（1）所示的縮放關(guān)系根據(jù)相 似原則而被采用（Tabatabai and Mehrabi 1999）?？?慮到實(shí)驗(yàn)設(shè)施的局限性，原型和模型的比例因子 n 為 8。圖 5 展示纜索模型的設(shè)置，相關(guān)數(shù)據(jù)能在表 2 中找到。每根纜索的末端進(jìn)行了電焊以便于邊界條 件滿足要求?？烧{(diào)張力通過(guò)液壓千斤頂施加。在實(shí) 驗(yàn)中施加十種不

15、同的纜索拉力。圖 5 中標(biāo)示的點(diǎn)是 外部荷載施加位置。阻尼系統(tǒng)和測(cè)量傳感器在稍后 進(jìn)行描述。振動(dòng)器的位置（距離纜索最低端 0.18米）在圖 5 中未標(biāo)出。V408 振動(dòng)器和 PA100E CE 放大器購(gòu)買(mǎi)自林動(dòng)態(tài) 系統(tǒng)，該股份有限公司能有效產(chǎn)生和擴(kuò)大強(qiáng)制振動(dòng)。 PCB 352C22 模型加速器和 480B21 模型信號(hào)調(diào)節(jié)器 由 PCB Piezotronics 有限公司制造，量子數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)由 Dactron

16、有限公司提供，該系統(tǒng)用于分別測(cè) 量、擴(kuò)大和采集加速信號(hào)。拉索的基本動(dòng)態(tài)特性 拉索的基本動(dòng)態(tài)特性一個(gè)重物懸掛在中跨點(diǎn) D 上，連接該重物的繩 子被剪斷以給纜索一個(gè)自由振動(dòng)的刺激。在點(diǎn) B 和 D 加速時(shí)間關(guān)系曲線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)量。這些數(shù) 據(jù)的快速傅里葉變化為獲得功率譜密度（PSD）而 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。纜索的基本固有頻率為 8.93Hz，當(dāng)纜索 軸向拉力為 16.06KN 時(shí)可得到。由于比例因子為 8， 故 8.93Hz 相當(dāng)