双势阱磁力型非线性能量阱性能的理论与试验研究
发布时间：2021-04-08 17:23
非线性能量阱（Nonlinear energy sink,简称NES）技术是有别于传统质量调谐阻尼器（TMD）技术的附加子结构被动控制技术,其控制原理是通过设置具有强非线性刚度特性的附加子结构,利用非线性系统所特有的模态内共振特性,使子结构对主结构的动力响应形成内共振俘获（Internal resonance capture）行为,吸收主结构响应能量并耗散掉。NES既保持了被动式的特点,又具有拓展控制带宽、提高鲁棒性和控制效果的技术潜力,在土木建筑工程减震方面具有重要的研究与应用前景。为研究新的具有强非线性回复力特性、且具有更好减震控制性能的NES,本文提出双势阱磁力型NES来实现更为高效的结构地震响应被动控制,通过数值模拟和试验研究相结合的方法进行研究,具体的创新点和工作包括:（1）通过等效磁荷法建立矩形磁铁的磁力解析模型,获得两磁体间相互作用的非线性作用力解析表达式;利用永磁体间相互作用的本质非线性恢复力关系以及通过合理选择磁体的尺寸与布置形式,提出一种同时具有光滑负刚度特性与双势阱特性的新型非线性能量阱,双势阱磁力型非线性能量阱（Magnetic Bi-stable Nonlin...
【文章来源】：广州大学广东省
【文章页数】：123 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁力型NES三维模型图
上的总合力为零。最终各组磁铁作用在质量块上1F F (0, 0, u + L ) F(0, 0, u L) + .2F 2 F( u , 0, H) .1 1 2 F (0, 0, u + L ) F (0, 0, u L ) 2 F( u , 0, L) + +.知，在各磁体总的合力作用下，质量块在运动路径为 u = ±uc，以及一个不稳定的静力平衡位置 u =一小段的负刚度区域。通过构造出此类同时具有光的回复力曲线，可以使得磁力型 NES 与主结构更递现象，从而使得磁力型 NES 更有效地及更迅速量。ES 减震控制体系动力学模型
特别地，考虑到各地震波频率成分的复杂多变性，当主体结构动变化，尤其是结构在强震作用下发生刚度退化时，上述变化有可能引发各控应主结构地震响应的巨大差异，因此本节重点对频率鲁棒性，即主体结构刚装置的减震性能进行了考察。除此之外，地震峰值加速度（简称 PGA）的大结构能量的大小，各控制装置在不同峰值加速度地震作用下的减震性能可在反映其能量鲁棒性，因此，各装置的能量鲁棒性也是本节另一重点考察考察当主结构刚度为原设计值时，各控制系统在上述 24 种工况中的主结构层间值统计情况，如图 2-6 所示。由图可知，在大多数的工况下，磁力型 NES 均的减震效果，始终把主结构响应控制在较低水平，与在调谐条件下的 TMD 而立方 NES 则显得不太理想，在其控制下的结构层间位移均方根值，明显 NES 与 TMD 控制下的相应结果，当地震波峰值加速度达到 0.3g 时，该差了 1.5~2 倍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]负刚度非线性能量阱减震控制性能研究[J]. 陈洋洋,陈凯,谭平,张家铭. 工程力学. 2019(03)
[2]非线性能量阱减振系统受基底简谐激励的强调制反应分析[J]. 刘良坤,谭平,陈洋洋,闫维明,周福霖. 北京工业大学学报. 2019(02)
[3]地震作用下高层结构分布式多重调谐质量阻尼器振动控制研究[J]. 汪权,袁加伟,王肖东,韩强强. 应用力学学报. 2018(06)
[4]滚动碰撞式调制质量阻尼器及其减振性能研究[J]. 李书进,杨微婷,杜政康,孔凡. 振动工程学报. 2018(05)
[5]轨道交通桥梁减振降噪研究进展[J]. 李小珍,杨得旺,郑净,赵秋晨. 中国公路学报. 2018(07)
[6]频率依赖性对黏弹性调谐质量阻尼器的影响[J]. 戴军,徐赵东,盖盼盼. 东南大学学报(自然科学版). 2018(02)
[7]重载列车作用下桥梁振动荷载识别及减振控制[J]. 徐家云,胡晶晶,张璨,苏卫东. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(02)
[8]非线性能量阱减振系统受基底简谐激励的分岔特性分析[J]. 谭平,刘良坤,陈洋洋,周福霖,闫维明. 工程力学. 2017(12)
[9]考虑舒适度的大跨楼盖MTMD系统混合优化设计[J]. 陈鑫,李爱群,张志强,周广东,操礼林. 振动工程学报. 2017(05)
[10]轨道型非线性能量阱振动控制的振动台试验研究[J]. 刘中坡,吕西林,鲁正,王菁菁. 建筑结构学报. 2016(11)
博士论文
[1]非线性能量阱的力学特性与振动抑制效果研究[D]. 张也弛.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]负刚度非线性能量阱减震控制性能的理论与试验研究[D]. 陈凯.广州大学 2018
本文编号：3125943
【文章来源】：广州大学广东省
【文章页数】：123 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁力型NES三维模型图
上的总合力为零。最终各组磁铁作用在质量块上1F F (0, 0, u + L ) F(0, 0, u L) + .2F 2 F( u , 0, H) .1 1 2 F (0, 0, u + L ) F (0, 0, u L ) 2 F( u , 0, L) + +.知，在各磁体总的合力作用下，质量块在运动路径为 u = ±uc，以及一个不稳定的静力平衡位置 u =一小段的负刚度区域。通过构造出此类同时具有光的回复力曲线，可以使得磁力型 NES 与主结构更递现象，从而使得磁力型 NES 更有效地及更迅速量。ES 减震控制体系动力学模型
特别地，考虑到各地震波频率成分的复杂多变性，当主体结构动变化，尤其是结构在强震作用下发生刚度退化时，上述变化有可能引发各控应主结构地震响应的巨大差异，因此本节重点对频率鲁棒性，即主体结构刚装置的减震性能进行了考察。除此之外，地震峰值加速度（简称 PGA）的大结构能量的大小，各控制装置在不同峰值加速度地震作用下的减震性能可在反映其能量鲁棒性，因此，各装置的能量鲁棒性也是本节另一重点考察考察当主结构刚度为原设计值时，各控制系统在上述 24 种工况中的主结构层间值统计情况，如图 2-6 所示。由图可知，在大多数的工况下，磁力型 NES 均的减震效果，始终把主结构响应控制在较低水平，与在调谐条件下的 TMD 而立方 NES 则显得不太理想，在其控制下的结构层间位移均方根值，明显 NES 与 TMD 控制下的相应结果，当地震波峰值加速度达到 0.3g 时，该差了 1.5~2 倍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]负刚度非线性能量阱减震控制性能研究[J]. 陈洋洋,陈凯,谭平,张家铭. 工程力学. 2019(03)
[2]非线性能量阱减振系统受基底简谐激励的强调制反应分析[J]. 刘良坤,谭平,陈洋洋,闫维明,周福霖. 北京工业大学学报. 2019(02)
[3]地震作用下高层结构分布式多重调谐质量阻尼器振动控制研究[J]. 汪权,袁加伟,王肖东,韩强强. 应用力学学报. 2018(06)
[4]滚动碰撞式调制质量阻尼器及其减振性能研究[J]. 李书进,杨微婷,杜政康,孔凡. 振动工程学报. 2018(05)
[5]轨道交通桥梁减振降噪研究进展[J]. 李小珍,杨得旺,郑净,赵秋晨. 中国公路学报. 2018(07)
[6]频率依赖性对黏弹性调谐质量阻尼器的影响[J]. 戴军,徐赵东,盖盼盼. 东南大学学报(自然科学版). 2018(02)
[7]重载列车作用下桥梁振动荷载识别及减振控制[J]. 徐家云,胡晶晶,张璨,苏卫东. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(02)
[8]非线性能量阱减振系统受基底简谐激励的分岔特性分析[J]. 谭平,刘良坤,陈洋洋,周福霖,闫维明. 工程力学. 2017(12)
[9]考虑舒适度的大跨楼盖MTMD系统混合优化设计[J]. 陈鑫,李爱群,张志强,周广东,操礼林. 振动工程学报. 2017(05)
[10]轨道型非线性能量阱振动控制的振动台试验研究[J]. 刘中坡,吕西林,鲁正,王菁菁. 建筑结构学报. 2016(11)
博士论文
[1]非线性能量阱的力学特性与振动抑制效果研究[D]. 张也弛.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]负刚度非线性能量阱减震控制性能的理论与试验研究[D]. 陈凯.广州大学 2018
本文编号：3125943
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