塔式结构的振动控制分析研究
发布时间：2020-12-06 23:19
塔式结构多为高耸结构,水平方向刚度较小,在荷载作用下动力响应明显。因此塔式结构的风振和地震波振动控制,已成为设计的重要内容,也是结构振动控制领域的研究热点。本文设计并制作了减振装置,通过对不锈钢塔架模型进行振动台试验,计算了其在有无减振措施时,塔架顶层的动力响应大小;同时进行了有限元数值分析。将分析成果应用于山东某风力发电机结构作为工程算例,在塔顶安装减振装置,对其进行在风荷载作用下的数值模拟,实现减振控制;在此基础上优化实验装置,通过振动台试验,研究了多种形式的阻尼器在同种地震波作用下对塔架的减振效果。主要内容与结论如下:1、设计了小型塔架模型,利用ABAQUS有限元软件建立三维模型,对其进行模态分析,获得该塔架的一阶自振频率为13.6Hz。安装调频质量阻尼器装置,对比有无该装置时塔架顶层的动力响应大小。数值模拟表明,该减振装置可以明显降低塔架的动力响应大小,具有一定的减振效果。2、用不锈钢材料制作该模型,进行振动台试验,测试塔架的自振特性以及动力响应。试验测得塔架的一阶自振频率与数值模拟结果误差仅为4.99%;动力响应测试表明,安装调频质量阻尼器后,可以明显降低塔顶的振动剧烈程度,...
【文章来源】：浙江科技学院浙江省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水平轴风力发电机
图 1-1 水平轴风力发电机 图 1-2 垂直轴风力发电机1.2塔式结构的动力响应塔式结构的高度大横截面小，以至于结构相对较柔，在水平向荷载作用下产生较大的振动和变形，其中结构的内部 80%~90%的应力是由水平荷载作用起的[4]。近几年来，高耸塔式结构的在强风作用下遭受严重破坏的例子数见不鲜另外，由于水平荷载长期作用于塔式结构上，引起循环应力，会造成结构构件疲劳损伤。因此即便较小的荷载没有造成结构发生强度破坏，也可能由于疲劳伤积累到极限，造成局部乃至整体的损坏。1969 年英国约克郡一座高 386 m 的钢管电视塔遭遇强风，其天线桅杆被接吹倒；捷克一座 180 m 高的电视塔由于水平风向的响应较大，塔体混凝土严开裂以致整座塔完全破坏，测算结构显示当时横风向的振动振幅达 1 m；20
图 1-3 在大风中折断的晋州电视塔 图 1-4 大京风电场倒塌的风机总结建筑物特别是高耸结构遭受到的破坏事故，水平荷载对其产生的破坏现象主要有：（1）在水平荷载作用下，结构会发生抖振、颤振和驰振，从而引发结构倒塌或构件开裂而严重破坏；（2）往往大风或者地震过后，结构部分构件会开裂或者留有一定的残余变形，这样高耸结构只要受到微小的振动，就易于倾倒；（3）水平荷载频繁作用在建筑物上，会使建筑物的部分构件发生疲劳破坏，从而导致结构整体的破坏。随着高层建筑和高耸结构的迅猛发展，对振动响应的控制变得越来越重要。近二十年来，国内外建造了大量的超高层建筑，且建筑物的高度还将不断突破。这些结构对减振设计都提出了新的要求，采用传统的增加结构刚度的方法显然是
【参考文献】：
期刊论文
[1]自调频调谐质量阻尼器及其减振性能试验[J]. 施卫星,王梁坤,王洪涛,单伽锃. 同济大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]一种组合型质量阻尼器的振动台试验研究[J]. 鲁正,王贤林,何任飞,于昌辉,程健. 振动与冲击. 2018(12)
[3]液体质量双调谐阻尼器(TLMD)的设计方法研究[J]. 盛涛,金红亮,李京,孙超超. 振动与冲击. 2017(08)
[4]振动控制研究进展综述[J]. 徐鉴. 力学季刊. 2015(04)
[5]一种新型调谐质量阻尼器的试验研究[J]. 施卫星,何斌,李晓玮,鲁正. 振动与冲击. 2015(12)
[6]风力发电的发展现状及前景探讨[J]. 黄加明. 应用能源技术. 2015(04)
[7]基于单自由度结构的颗粒阻尼减振机理试验研究[J]. 闫维明,王瑾,许维炳. 土木工程学报. 2014(S1)
[8]调谐液体阻尼器的振动台子结构试验研究[J]. 周惠蒙,吴斌,谭晓晶,戴君武. 土木工程学报. 2014(S1)
[9]基于微型永电磁式涡流阻尼TMD的人行桥模型减振试验研究[J]. 汪志昊,华旭刚,陈政清,王旭,王朝阳. 振动与冲击. 2014(20)
[10]一种风电塔架减振耗能装置的振动台试验研究[J]. 戴靠山,王健泽,毛日丰,向志华,鲁正. 地震工程与工程振动. 2014(S1)
硕士论文
[1]悬吊式TMD对近海风机的振动控制研究[D]. 崔琼.大连理工大学 2011
[2]高耸电视塔的风振响应及控制分析[D]. 罗书泉.西安建筑科技大学 2010
本文编号：2902175
【文章来源】：浙江科技学院浙江省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水平轴风力发电机
图 1-1 水平轴风力发电机 图 1-2 垂直轴风力发电机1.2塔式结构的动力响应塔式结构的高度大横截面小，以至于结构相对较柔，在水平向荷载作用下产生较大的振动和变形，其中结构的内部 80%~90%的应力是由水平荷载作用起的[4]。近几年来，高耸塔式结构的在强风作用下遭受严重破坏的例子数见不鲜另外，由于水平荷载长期作用于塔式结构上，引起循环应力，会造成结构构件疲劳损伤。因此即便较小的荷载没有造成结构发生强度破坏，也可能由于疲劳伤积累到极限，造成局部乃至整体的损坏。1969 年英国约克郡一座高 386 m 的钢管电视塔遭遇强风，其天线桅杆被接吹倒；捷克一座 180 m 高的电视塔由于水平风向的响应较大，塔体混凝土严开裂以致整座塔完全破坏，测算结构显示当时横风向的振动振幅达 1 m；20
图 1-3 在大风中折断的晋州电视塔 图 1-4 大京风电场倒塌的风机总结建筑物特别是高耸结构遭受到的破坏事故，水平荷载对其产生的破坏现象主要有：（1）在水平荷载作用下，结构会发生抖振、颤振和驰振，从而引发结构倒塌或构件开裂而严重破坏；（2）往往大风或者地震过后，结构部分构件会开裂或者留有一定的残余变形，这样高耸结构只要受到微小的振动，就易于倾倒；（3）水平荷载频繁作用在建筑物上，会使建筑物的部分构件发生疲劳破坏，从而导致结构整体的破坏。随着高层建筑和高耸结构的迅猛发展，对振动响应的控制变得越来越重要。近二十年来，国内外建造了大量的超高层建筑，且建筑物的高度还将不断突破。这些结构对减振设计都提出了新的要求，采用传统的增加结构刚度的方法显然是
【参考文献】：
期刊论文
[1]自调频调谐质量阻尼器及其减振性能试验[J]. 施卫星,王梁坤,王洪涛,单伽锃. 同济大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]一种组合型质量阻尼器的振动台试验研究[J]. 鲁正,王贤林,何任飞,于昌辉,程健. 振动与冲击. 2018(12)
[3]液体质量双调谐阻尼器(TLMD)的设计方法研究[J]. 盛涛,金红亮,李京,孙超超. 振动与冲击. 2017(08)
[4]振动控制研究进展综述[J]. 徐鉴. 力学季刊. 2015(04)
[5]一种新型调谐质量阻尼器的试验研究[J]. 施卫星,何斌,李晓玮,鲁正. 振动与冲击. 2015(12)
[6]风力发电的发展现状及前景探讨[J]. 黄加明. 应用能源技术. 2015(04)
[7]基于单自由度结构的颗粒阻尼减振机理试验研究[J]. 闫维明,王瑾,许维炳. 土木工程学报. 2014(S1)
[8]调谐液体阻尼器的振动台子结构试验研究[J]. 周惠蒙,吴斌,谭晓晶,戴君武. 土木工程学报. 2014(S1)
[9]基于微型永电磁式涡流阻尼TMD的人行桥模型减振试验研究[J]. 汪志昊,华旭刚,陈政清,王旭,王朝阳. 振动与冲击. 2014(20)
[10]一种风电塔架减振耗能装置的振动台试验研究[J]. 戴靠山,王健泽,毛日丰,向志华,鲁正. 地震工程与工程振动. 2014(S1)
硕士论文
[1]悬吊式TMD对近海风机的振动控制研究[D]. 崔琼.大连理工大学 2011
[2]高耸电视塔的风振响应及控制分析[D]. 罗书泉.西安建筑科技大学 2010
本文编号：2902175
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