新型斜拉索永磁式磁流变阻尼器及其参数优化研究

为改善目前永磁式磁流变阻尼器的薄弱环节(活塞杆为薄壁构件),提出一种将径向永磁铁设置在活塞内部的新型斜拉索永磁式磁流变阻尼器。分析该新型永磁式磁流变阻尼器的阻尼力调节机理,通过出力调节试验验证阻尼器的作用机理,对斜拉索永磁式磁流变阻尼器进行参数优化,并验证其减振效果。结果表明:提出的新型斜拉索永磁式磁流变阻尼器可通过改变永磁铁的磁极方向实现阻尼力的调节,具有良好的工作性能;通过合理优化阻尼器的参数,可使斜拉索的各阶对数衰减率同时达到较大值;与线性粘滞阻尼器相比,新型永磁式磁流变阻尼器对斜拉索各阶振动的控制效果均较好。     

磁流变阻尼器在洪山大桥拉索减振中的应用

介绍了一种新型磁流变(MR)阻尼器--永磁调节装配式磁流变阻尼器在长沙洪山大桥拉索减振的应用及试验研究情况,得到了安装阻尼器前后拉索的动力特性,结果表明这种新型磁流变阻尼器能有效地提高拉索的模态阻尼比,抑制拉索的大幅振动.由于该阻尼器无需供电,装配简单,维修方便,与其他的磁流变阻尼器相比,具有较高的推广应用价值.     

磁流变阻尼器在洪山大桥拉索减振中的应用

介绍了一种新型磁流变（MR）阻尼器——永磁调节装配式磁流变阻尼器在长沙洪山大桥拉索减振的应用及试验研究情况，得到了安装阻尼器前后拉索的动力特性，结果表明这种新型磁流变阻尼器能有效地提高拉索的模态阻尼比，抑制拉索的大幅振动。由于该阻尼器无需供电，装配简单，维修方便，与其他的磁流变阻尼器相比，具有较高的推广应用价值。     

斜拉桥拉索磁流变阻尼器减振技术研究

采用数值仿真和现场试验对磁流变阻尼器的减振性能进行了研究。数值仿真计算评估了磁流变阻尼器安装高度、外部激励、阻尼器输入电压等参数对拉索系统模态阻尼比的影响 ,结果表明磁流变阻尼器具有良好的阻尼可调特性 ,调节阻尼器的输入电压可以获得拉索系统的最佳模态阻尼比 ;现场试验表明 ,安装该阻尼器后 ,拉索系统的模态阻尼比提高 3～ 6倍 ,并存在一优化电压 ,在该电压下模态阻尼比达到最大 ;实际风雨振时的现场观测结果显示 ,磁流变阻尼器具有很好的减振效果 ;拉索磁流变阻尼器减振技术已在岳阳洞庭湖大桥全桥实施 ,解决了该桥的风雨振问题     

洞庭湖大桥风雨振减振试验研究

介绍了在湖南洞庭湖大桥上应用磁流变阻尼器进行拉索减振的试验情况，得到了安装阻尼器前后拉索系统的动力特性。试验结果显示系统的模态阻尼比在安装磁流变阻尼器后有大幅增长，具有良好的减振效果。实测的加速度响应也证明了磁流变阻尼器是拉索减振的有效手段。     

斜拉索磁流变智能阻尼控制系统分析与设计

在结构主动、半主动和智能控制系统优化设计方法的基础上,研究了斜拉索磁流变智能阻尼控制系统的设计方法,并采用所建立的设计方法完成了山东滨州黄河公路大桥斜拉索磁流变智能阻尼减振系统的优化设计。采用限界HROVAT最优控制算法确定磁流变阻尼器的半主动控制力,数值计算了斜拉索磁流变阻尼控制系统的风振反应。进一步分析比较了主动控制、半主动控制、Passive-on被动控制和Passive-off被动控制策略下的磁流变阻尼器控制斜拉索风致振动的控制效果,验证了磁流变阻尼器优化设计方法的正确性和磁流变阻尼器控制策略的有效性。     

斜拉桥拉索粘性剪切型阻尼器的试验研究

介绍一种新型的斜拉桥拉索用粘性剪切型阻尼器，并给出了该阻尼器的设计原理和方法。采用动力试验方法对其减振性能及减振规律进行了室内及实桥试验研究，并对试验结果进行了分析。研究表明，这种阻尼器减振性能优良，完全可用于实桥拉索的振动控制。     

洞庭湖大桥拉索风雨振控制新技术

随着大跨径斜拉桥的不断建设，斜拉索的减振特别是风雨振的控制已成为该类桥梁急需解决的关键问题之一。岳阳洞庭湖大桥建成通车后已发生多次强烈风雨振，在对应用磁流变智能阻尼减振技术控制风雨振研究的基础上，全面评估了该技术控制拉索振动的实际效果，证明该阻尼器是拉索风雨振控制的有效手段。岳阳洞庭湖大桥全桥安装磁流变阴尼器后，加速度响应降低为原加速度的1/20-1/30。     

大跨度斜拉桥施工期斜拉索减振技术研究及应用

针对大跨度斜拉桥施工期间斜拉索减振的特定要求,研发一种由钢丝绳与剪切型高阻尼橡胶阻尼装置串联组成的斜拉索临时阻尼器。首先基于Kelvin模型理论推导了斜拉索-临时阻尼器的振动方程,利用复模态分解得到斜拉索的对数衰减率;然后通过高阻尼橡胶阻尼装置的性能试验、斜拉索-临时阻尼器振动系统的数值模拟以及实桥测试,开展临时阻尼器减振性能研究。结果表明:橡胶阻尼装置的储能刚度和附加阻尼系数随减振橡胶剪切面积的增加而增大;实桥试验索减振效果较好,设计的临时阻尼器可以有效抑制施工期间斜拉索的振动,且安装拆卸方便;在平潭海峡公铁大桥的应用过程中,斜拉索-临时阻尼器系统的对数衰减率达到3%以上,减振效果良好;该阻尼器作为大跨度斜拉桥施工期斜拉索临时减振装置,具有良好的推广和使用价值。     

MR阻尼器对斜拉索减振控制的数值仿真

为控制斜拉索的大幅振动,在Hamilton原理基础上应用Galerkin法建立了斜拉索振动控制的计算模型。通过改进形函数,采用四阶五级RK算法对钱江三桥南岸154 m长的斜拉索进行了现场试验的数值仿真。磁流变(MR)阻尼器力学关系采用由室内试验结果回归的非线性滞回双粘性数学模型,系统等效阻尼比通过希尔伯特变换识别。分析表明:数值仿真对现场试验具有很好的指导作用,同时能进一步验证现场试验的结果。MR阻尼器作为被动控制器件时制振效果明显,与最优油阻尼器控制效果相当且控制的频域范围要比油阻尼器的广;当供电失效时也可满足斜拉索减振的要求。斜拉索的各阶共振峰频率在安装MR阻尼器后略微增大。MR阻尼器在施加一合适的电压时可以发挥最佳的制振效果。     

高阻尼橡胶剪切性能试验与拉索减振器设计研究

鉴于目前实桥上高阻尼橡胶圈是利用的高阻尼橡胶的挤压性能,而不是耗能更好的剪切性能,材料利用率低,本文通过高阻尼橡胶减振器试件剪切性能试验,获得了频率、应变幅值、厚度等各种参数对高阻尼橡胶减振器试件的影响规律,并利用高阻尼橡胶剪切耗能优于挤压耗能的特性,提出了一种简便可行的外置式拉索减振器的设计方法;最后讨论了减振器刚度、安装位置、橡胶材料、拉索长度等参数对减振效果的影响。     

黏滞惯性质量阻尼器对斜拉索减振效果的数值分析

随着斜拉桥跨度的增大，斜拉索长度也越长，会同时存在发生风雨激振和涡激共振的可能性。风雨激振参与模态主要为低阶，涡激共振参与模态为高阶，这给斜拉索减振阻尼器的设计带来了新的挑战。采用数值方法，研究了黏滞惯性质量阻尼器（Viscous Inertial Mass Damper，VIMD）的斜拉索减振效果。首先，将斜拉索简化为张紧弦，建立了斜拉索-VIMD系统的运动微分方程，采用有限差分方法对方程进行数值求解。然后，以苏通大桥A30号斜拉索为工程背景，研究了各参数对该系统模态阻尼比的影响。最后，研究了阻尼器支架刚度对斜拉索-VIMD系统减振效果的影响，并将数值解与近似解析解进行对比。研究结果表明：在传统的黏滞阻尼器中并联惯性质量单元，可显著提高斜拉索的模态阻尼比，非常有利于减振；斜拉索-VIMD系统各阶模态的量纲为1的阻尼比曲线不重合，这与传统的斜拉索-VD（Viscous Damper）系统不同；斜拉索-VIMD系统的模态阻尼比随支架刚度的减小而急剧减小。     

应用油阻尼器的斜拉索实索减振试验研究

应用一种国产油阻尼器进行了斜拉索实索减振试验研究。通过自由振动衰减曲线计算得到了拉索-油阻尼器系统前3阶模态的对数衰减率值。试验结果表明拉索的内阻尼很小,对数衰减率均值小于0.005,频率值则与理论计算值很接近。安装油阻尼器后拉索前3阶模态的对数衰减率均值达到了0.03以上,表明油阻尼器可有效抑制拉索的振动,拉索的频率在安装阻尼器后稍有增大。试验实测得到连接油阻尼器后拉索的对数衰减率值要小于理论计算值,导致这一差异的原因是由于阻尼器支架连接刚度、阻尼器连接件空隙的影响。因此,必须对拉索减振工程中阻尼器支架和连接件的设计安装予以重视。     

磁流变减振器极限高低温特性及变温正逆模型

磁流变减振器阻尼力和电流的精确控制是实现半主动悬架的算法、达到整车系统控制目标的必要条件,但由于磁流变液的温度敏感性使得磁流变减振器阻尼力强烈依赖温度变化,带来模型失配和控制效果弱化的问题。基于此进行磁流变减振器在不同电流和速度下的高低温(-40℃~80℃)示功试验研究,揭示磁流变减振器在低温下丧失阻尼特性而表现出刚度特性,在高温下黏滞阻尼退化的特性规律。为了描述磁流变减振器随温度变化的复杂非线性特性,提出一种新的磁流变减振器变温参数化双曲滞回模型,该模型引入温度作为自变量,对磁流变减振器黏滞阻尼、刚度及滞回特性进行准确描述。为了面向实际减振器控制,在此双曲滞回模型的基础上,进一步线性化求逆得到磁流变减振器温度修正的逆模型。该逆模型输入预期阻尼力和减振器压缩速度作为自变量,可以直接给出满足减振器力值约束的控制电流。研究结果表明：相较于未进行温度补偿的逆模型,该逆模型能够平均提升12.79%的电流控制精度以及12.53%的控制力跟踪精度;进行温度修正的模型能够在仿真中还原更真实的磁流变减振器力学特性,逆模型能够给出更精确的控制电流,为充分发挥磁流变减振器的能力、实现车辆的半主动悬架精确控制提供了理论和方法指导。     

斜拉桥拉索减振阻尼器对拉索索力测量的影响研究

针对采用频率法测量拉索索力时拉索外加阻尼器对索力测量精度影响的问题,提出了考虑拉索垂度的拉索-阻尼器系统模态频率的分析方法,研究了阻尼器安装的相对高度、拉索的计算长度、阻尼系数等对拉索模态频率的影响程度和规律,获得了消除拉索减振阻尼器对索力测量精度影响的办法。研究表明,外加阻尼器对拉索低阶模态频率影响很大,采用高阶模态频率测量拉索索力时,索力测量能获得很好的精度。随着拉索-阻尼器系统相对安装长度和阻尼系数的增大,阻尼器对拉索模态频率的影响也越大,当阻尼系数增加到一定程度后,拉索的高阶模态频率基本与阻尼系数无穷大时的频率接近,阻尼器相当于固定支撑。以岳阳洞庭湖大桥A11号拉索为例,验证了该方法合理可行。     

Load-leveling suspension system with a magnetorheological damper

In this paper, a load-leveling suspension system with a magnetorheological (MR) damper is investigated. In this suspension system, the MR damper is connected to a spring to form a load-leveling suspension system. The system effective stiffness and damping can be adjusted by controlling the MR damper. The characteristics of a load-leveling suspension system are studied first. When the linear damper is replaced with an MR damper, the averaging method is adopted to obtain the steady-state response of the nonlinear system. A comparison demonstrates that the results of the averaging method are in good agreement with those obtained by numerical simulations. The analytical results are then verified experimentally. The load-leveling suspension system studied here is able to adjust both suspension stiffness and damping and, hence, it may provide more effective vibration control in a wider frequency range, when the damper is controlled.     

Load-leveling suspension system with a magnetorheological damper

In this paper, a load-leveling suspension system with a magnetorheological (MR) damper is investigated. In this suspension system, the MR damper is connected to a spring to form a load-leveling suspension system. The system effective stiffness and damping can be adjusted by controlling the MR damper. The characteristics of a load-leveling suspension system are studied first. When the linear damper is replaced with an MR damper, the averaging method is adopted to obtain the steady-state response of the nonlinear system. A comparison demonstrates that the results of the averaging method are in good agreement with those obtained by numerical simulations. The analytical results are then verified experimentally. The load-leveling suspension system studied here is able to adjust both suspension stiffness and damping and, hence, it may provide more effective vibration control in a wider frequency range, when the damper is controlled.     

应用于汽车减振的磁流变液阻尼器的设计原理

应用智能材料磁流变液（MR）构造出的半主动悬架减振系统，可以用于对车辆振动的控制。MR流体具有的独特性质在于：在强磁场的作用下，可由牛顿流体变为粘塑流体，而变液阻尼器则具有结构简单、体积小、工作连续可逆，能耗小等优点。本文介绍了磁流变液的材料特性，建立了磁流变液阻尼器的阻尼力数学模型，并提出设计变阻尼器时参数的选取原则。     

斜拉索阻尼器减振效果检测技术研究

斜拉索由于其质量轻、阻尼小,极易在外界激励下产生各种振动,在拉索锚固端附近安装阻尼器以提高拉索的模态阻尼是目前使用最广泛的减振方法,因此阻尼器减振效果的检测评定对于保证桥梁运营安全非常重要。基于DASP系列软件平台测试了拉索阻尼,利用人工激振拉索至一定振幅后再测得的振动衰减的位移时程曲线,计算了拉索前三阶模态阻尼,该方法简单可靠,可以用来进行拉索减振器的功能评定。