對一種可以置入空腔樓板內(nèi)部空間的滾動式帶碰撞調(diào)制質(zhì)量阻尼器（PTRMD）的減振性能進行了試驗研究。該裝置結(jié)合碰撞調(diào)制質(zhì)量阻尼器（PTMD）和滾動式調(diào)制質(zhì)量阻尼器（TRMD）的特點,由質(zhì)量碰撞體（小球）、弧形軌道以及弧形軌道上的限位裝置構(gòu)成。介紹了該減振裝置的構(gòu)造和工作原理,設(shè)計并完成了帶有該減振裝置的框架結(jié)構(gòu)模型振動臺試驗。選用自由振動、簡諧激勵和地震波等多種工況對模型結(jié)構(gòu)設(shè)置阻尼器前后的動力響應(yīng)進行了對比分析。試驗結(jié)果表明:采用PTRMD作為減震裝置,能夠顯著降低模型結(jié)構(gòu)在不同激勵下的位移響應(yīng)幅值、位移響應(yīng)均方根和加速度響應(yīng)幅值、加速度響應(yīng)均方根,具有較強的耗能能力。簡諧激勵作用下,激勵頻率與主結(jié)構(gòu)頻率一致時取得最優(yōu)減震效果;不同地震波激勵輸入時,PTRMD取得的減震效果有所不同。 

【文章來源】：振動工程學(xué)報. 2020,33(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

主結(jié)構(gòu)共振時框架頂部位移時程曲線（f=2.27Hz)

將簡諧激勵的頻率在模型結(jié)構(gòu)基頻附近變化，分析PTRMD對激勵頻率的敏感性，試驗結(jié)果如圖8所示。圖8(a）為不同頻率激勵下有控和無控框架模型頂層最大位移對比圖，可發(fā)現(xiàn)PTRMD均有很好的減震作用。特別是當(dāng)外界激勵頻率接近且大于主體結(jié)構(gòu)的自振頻率（2.27 Hz）時，阻尼器能在較寬的頻段上抑制主體結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)，適應(yīng)性強；但當(dāng)外界激勵頻率小于且偏離主體結(jié)構(gòu)的自振頻率一定程度時，阻尼器的減振效果欠佳。將圖8(a）無量綱化，橫軸為激勵與結(jié)構(gòu)基頻頻率比r，縱軸為有控結(jié)構(gòu)位移幅值P與無控結(jié)構(gòu)位移幅值P0之比，如圖8(b）所示�？煽闯�，頻率比等于0.95時，有控結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)響應(yīng)的放大，這與文獻[15-16]在傳統(tǒng)碰撞阻尼器試驗中的特性相似。觀察試驗發(fā)現(xiàn)滾球振子與碰壁發(fā)生了多次同向碰撞，即在碰撞瞬間主結(jié)構(gòu)的運動方向與滾球振子的運動方向相同，這便是在該激勵下結(jié)構(gòu)響應(yīng)放大的原因；而當(dāng)頻率比在0.975-1.100之間時，在較寬的頻帶內(nèi)PTRMD都能有效地減小主結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)，控制頻率范圍擴大。3.3 地震波激勵

表3-5列出了模型框架在不同地震波激勵下框架頂部產(chǎn)生的動力響應(yīng)，包括位移幅值、加速度幅值以及位移響應(yīng)的均方根和加速度響應(yīng)的均方根。圖9-11則分別為3種地震波作用下對應(yīng)的無控結(jié)構(gòu)與有控結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)時程曲線。從試驗結(jié)果可以看出，3種地震波激勵作用下，裝有PTRMD阻尼器的框架結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)普遍比無控結(jié)構(gòu)的小，特別是均方根響應(yīng)的減小較為明顯，其中位移響應(yīng)均方根的減震效果為26.54%-54.19%，加速度響應(yīng)均方根的減震效果為26.16%-54.55%，表明新型滾球式碰撞調(diào)制質(zhì)量阻尼器確實可以吸收并消耗掉結(jié)構(gòu)體系很大一部分的能量，從而實現(xiàn)對主結(jié)構(gòu)的振動控制作用。試驗同時發(fā)現(xiàn)，不同的地震波激勵下PTRMD的減震效果也不盡相同。3種地震波激勵下以El Centro波作用下的減震效果最好，位移幅值響應(yīng)減小了25.91%;Kobe波激勵下的減振效果較差，位移響應(yīng)幅值僅減小0.21%，且加速度幅值還有些許放大，不過兩者的響應(yīng)均方根均減少了26%以上。分析發(fā)現(xiàn)，El Centro波和Cape Mendocino波的卓越頻率集中在2.3Hz及2.4Hz附近，這一頻率與模型框架主結(jié)構(gòu)的自振頻率很接近，而試驗中使用的Kobe波的能量主要集中在1.0-1.5Hz范圍[17]，低于主結(jié)構(gòu)自振頻率（圖12），這一結(jié)果與本文3.2節(jié)中強迫振動的試驗結(jié)果相似。通過對試驗過程的觀察發(fā)現(xiàn)，Kobe波工況下滾球振子多次與碰撞壁發(fā)生同向碰撞，這種碰撞會導(dǎo)致主結(jié)構(gòu)此時的響應(yīng)放大。

【參考文獻】：
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