發(fā)布時間：2020-11-09 01:55

　　 調諧質量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)能夠有效控制結構在風荷載和地震作用下的位移,起到保護結構的作用。目前,對于TMD的相關研究大都是對新形式阻尼器的探索,而TMD設計方面的相關研究卻相對較少。傳統的TMD設計方法沒有考慮TMD在實際應用中可能會產生的非線性行為(傳統設計方法),研究證明TMD的非線性行為可能會對振動控制產生不利影響。因此,研究非線性TMD的設計方法具有重要意義。李蘆鈺和崔鵬在傳統設計方法的基礎上提出了一種改進設計方法,將TMD的非線性考慮在設計的過程中,有效提高了硬化剛度非線性條件下的振動控制情況,然而改進設計方法仍存在不足之處,有待進行進一步相關研究。結合以上研究現狀,本文研究內容如下:(1)構建單自由度結構模型作為本文的主要研究對象,并以具有duffing形式剛度的非線性TMD對結構的振動進行控制。提出臨界非線性系數,以此來衡量在控制多自由度結構振動時,TMD的硬化剛度非線性強到什么程度時應該將這種非線性行為考慮到TMD的設計之中,并以工程實例進行數值仿真驗證。(2)通過數值仿真的方式,分析改進設計方法存在誤差的原因,發(fā)現改進設計方法“結構共振時的位移最小對應TMD具有最好的控制效果”這一假設在軟化剛度非線性條件下并不合理,改進設計方法存在局限性,僅適用于設計質量比較小且具有硬化剛度非線性的TMD的設計,并能夠有效改善非線性對TMD控制效果產生的不利影響。(3)利用諧波平衡法解運動方程,以諧波平衡法的解與數值模擬仿真相結合進行非線性TMD的設計(HBM設計方法)。之后使用傳統設計方法、改進設計方法以及HBM設計方法設計硬化、軟化剛度非線性TMD,并對比其控制效果,得出結論HBM設計方法所設計出的TMD無論在硬化條件下還是軟化條件下,均具有理想中的最佳控制效果。(4)實驗證明了當TMD中產生硬化剛度非線性之后,用傳統線性設計方法設計TMD不能再得到最佳的控制效果,甚至會導致在某一頻段下TMD的控制效果惡化,TMD的實際的最優(yōu)頻率要小于按照線性方法設計出的最優(yōu)頻率;TMD相對位移最大時,結構近似具有最小位移。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU352.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 調諧質量阻尼器的發(fā)展
    1.3 調諧質量阻尼器的工程應用
        1.3.1 彈簧式調諧質量阻尼器
        1.3.2 擺式調諧質量阻尼器
        1.3.3 其它形式調諧質量阻尼器
    1.4 非線性調諧質量阻尼器研究概況
        1.4.1 非線性調諧質量阻尼器控制性能研究
        1.4.2 非線性調諧質量阻尼器參數優(yōu)化
        1.4.3 非線性調諧質量阻尼器實驗裝置
    1.5 本文研究的主要內容
2 調諧質量阻尼器設計
    2.1 研究模型與運動方程
    2.2 質量調諧阻尼器的設計方法
        2.2.1 傳統設計方法
        2.2.2 改進設計方法
    2.3 工程實例分析
        2.3.1 某電視塔工程數值模擬仿真
        2.3.2 76層benchmark結構模型數值仿真模擬
    2.4 本章小結
3 考慮硬化剛度非線性的TMD分析
    3.1 改進設計方法的誤差分析
    3.2 基于諧波平衡法的求解分析
    3.3 基于諧波平衡法的設計分析
        3.3.1 計算結果精度對比
        3.3.2 控制效果對比
    3.4 本章小結
4 考慮軟化剛度非線性的TMD分析
    4.1 基于諧波平衡法的求解分析
    4.2 基于諧波平衡法的設計分析
        4.2.1 計算結果精度對比
        4.2.2 控制效果對比
    4.3 本章小結
5 考慮硬化剛度非線性的TMD實驗研究
    5.1 實驗設備與裝置
    5.2 實驗參數
    5.3 實驗結果及分析
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝

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本文編號：2875701