【摘要】：振動問題存在于各類動力學(xué)系統(tǒng)中,是系統(tǒng)的固有特性,因而針對振動問題的研究具有普遍意義。各類減振裝備從其工作模式(從系統(tǒng)動力學(xué)角度)上劃分,大致的分為兩類:(1)諧振減振方式(Tuned Mass Damper,TMD);(2)隔振方式(Base-Isolation)。TMD系統(tǒng)是由彈簧、質(zhì)量塊、阻尼器組成。作為一種被動的減振裝置,因其結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、結(jié)構(gòu)模型多樣、減振效果明顯,在機(jī)械、航天、建筑、土木等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文首先比較與分析針對單自由度主結(jié)構(gòu)在不同激勵情況下的單TMD減振。通過序列二次規(guī)劃優(yōu)化算法得到了在不同激勵(簡諧信號,隨機(jī)信號)下TMD優(yōu)化參數(shù),并與經(jīng)典的TMD優(yōu)化理論進(jìn)行比較。并使用ANSYS軟件對經(jīng)典模型進(jìn)行仿真驗證,分析主結(jié)構(gòu)以及TMD的動態(tài)響應(yīng)。在此基礎(chǔ)上,研究了兩類TMD的改進(jìn)設(shè)計方案:累加式TMD以及分布式TMD。通過序列二次規(guī)劃優(yōu)化算法得到TMD的優(yōu)化設(shè)計參數(shù),并對其動態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行比對。結(jié)果證明:相較于單TMD設(shè)計,累加式TMD以及分布式TMD都可大幅提高減振效果,增加減振帶寬,并具有更好的抗干擾能力(設(shè)計參數(shù)的偏差)。同時,針對主結(jié)構(gòu)具有旋轉(zhuǎn)自由度的系統(tǒng)研究了單/多TMD的減振效果,結(jié)果顯示單TMD針對其設(shè)計模態(tài),能夠提供良好的減振效果。本文將所建立的分布式TMD結(jié)構(gòu),擴(kuò)展至連續(xù)體結(jié)構(gòu)。通過哈密爾頓原理建立鐵摩辛柯梁與分布式TMD組合結(jié)構(gòu)的偏微分方程,并用有限元方式離散所獲得的偏微分方程,得到離散化的動力學(xué)模型,通過鐵摩辛柯梁本體特征向量分離振動模態(tài),然后使用序列二次規(guī)劃優(yōu)化算法得到分布式TMD結(jié)構(gòu)的優(yōu)化參數(shù)。結(jié)果顯示,所設(shè)計的分布式TMD結(jié)構(gòu)能夠有效的減小設(shè)計所針對的主結(jié)構(gòu)模態(tài)的振動,相較于相應(yīng)的單TMD設(shè)計,其同樣可大幅提高減振效果,增加減振帶寬,并具有更好的抗干擾能力(設(shè)計參數(shù)的偏差)。本文所推導(dǎo)建立的模型與算法分別針對典型的離散系統(tǒng)與連續(xù)性系統(tǒng),相關(guān)的設(shè)計方案可拓展至不同類型主結(jié)構(gòu),對針對不同類型主結(jié)構(gòu)的TMD減振設(shè)計具有一定的指導(dǎo)與參考意義。
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH703.62
【圖文】：

圖 2.1 不同激勵下的 TMD 系統(tǒng)示外界激勵施加在主結(jié)構(gòu)上，作用在質(zhì)心位置。系統(tǒng)的質(zhì)量、彈簧剛度、阻尼系數(shù)、位移響應(yīng)；系統(tǒng)的質(zhì)量、彈簧剛度、阻尼系數(shù)、位移響應(yīng)；F量阻尼器系統(tǒng)在不同激勵下的建模研究力學(xué)模型的建立，針對不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，所以建模牛頓第二定律，達(dá)朗貝爾原理，還有一些使用能量拉格朗日方程以及哈密頓原理。本章研究的對象是是牛頓第二定律方法，對于連續(xù)體建模本文主要采。.1 進(jìn)行研究分析，由于其是離散的單一系統(tǒng)，所以，其動力學(xué)方程具體表達(dá)式如下：

附加的外部系統(tǒng)雖然對原有系統(tǒng)有一定的的結(jié)構(gòu)參數(shù)對原有系統(tǒng)減振效果差異很多，因此部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對原有系統(tǒng)最佳的減振效部系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理，找到最佳的 TMD 結(jié)構(gòu)參數(shù)理論優(yōu)化分析研究 TMD 系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究的是 J.P.Den Hartog[30]，諧質(zhì)量阻尼器的優(yōu)化模型，如圖 2.2 所示，其中 T質(zhì)心位置。

對于 A、B 兩點(diǎn)縱坐標(biāo)相等，首先可以任意找兩個不同的阻尼比值，方便分別取 ξ=0，ξ=∞，分別帶入等式（2.15），這樣可以得到如圖 2兩個橫坐標(biāo)值，將求出來的固定點(diǎn)(A)、(B)再帶入等式（2.15）令縱，即可求出優(yōu)化后的固有頻率比。但是對于不同的阻尼比都可以找到化結(jié)果，系統(tǒng)響應(yīng)穩(wěn)定性與系統(tǒng)阻尼比有關(guān)，所以令 A、B 兩點(diǎn)處斜率為統(tǒng)在減振過程中響應(yīng)平穩(wěn)而且減振效果最好。

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本文編號：2801445