悬索桥线性液体黏滞阻尼器阻尼系数优化

将悬索桥加劲梁纵向运动简化为若干相互独立的单自由度振动系统,采用随机振动理论,利用将地震激励简化为平稳白噪声激励的方法推导了加劲梁纵向运动绝对加速度均方的解析表达式.利用导数求极值的原理,求出了加劲梁纵向运动绝对加速度均方的最小值及其对应的系统最优阻尼比,得到了悬索桥线性液体黏滞阻尼器最优阻尼系数的解析表达式,并以某悬索桥为例,采用动力时程法进行了参数敏感性分析,验证了解析表达式的有效性.分析结果表明:悬索桥线性液体黏滞阻尼器存在理论上的最优阻尼比0.5,其对应的最优阻尼系数使阻尼器的减震效率达到最大值;当阻尼比为0.3时,阻尼器的减震效率达到最优阻尼比的90％;当阻尼比在0.4～0.6之间时,阻尼器的减震效率基本保持在最优阻尼比的99％.综合考虑地震动强度、阻尼器冲程及造价等因素,线性液体黏滞阻尼器的最优阻尼系数可在阻尼比为0.4～0.6对应的范围内适当调整.     

某三跨斜拉桥纵向设置液体黏滞阻尼器阻尼系数优化

以某跨海大桥为例,采用有限元软件MIDAS建立三维空间有限元模型,考虑桩-土效应,研究在地震荷载作用下,阻尼器的阻尼比与阻尼指数之间的关系。根据能量等效原理,推导出非 线性阻尼器最优阻尼系数,提出一种阻尼器参数优化的新方法。研究发现：当桥梁设置线性黏滞阻尼器时,体系的最优阻尼比近似等于0.5,与不设置黏滞阻尼器且阻尼比为0.05 时的耗能能力近似相等;当阻尼器为非线性时,随着阻尼指数的增大,最优阻尼系数逐渐减小,结构位移逐渐增大;非线性阻尼器的减震效果优于线性阻尼器。这种阻尼器参数优化的新方法不仅可以大大减少计算时间,而且可以直接得到最优阻尼系数和最优阻尼比。     

大跨超长连续梁桥纵向抗震设计研究

以某大跨超长连续梁桥为工程背景,研究Lock-up装置、粘滞阻尼器对该桥纵向抗震性能的影响。结构地震响应分析全部采用非线性动力时程分析方法。首先改变结构基本周期,分析并比较安装Lock-up装置前后不同基本周期结构的地震响应,结果表明:安装Lock-up装置前后结构基本周期对应的反应谱值差值越小,Lock-up装置对该结构的减震效果就越明显。然后对设置粘滞阻尼器的桥梁体系进行阻尼系数和阻尼指数的参数敏感性分析,分析表明:适当的选择阻尼系数和阻尼指数可以有效的降低结构地震响应。     

基于摩擦摆支座的连续梁桥减隔震设计参数分析

依托新津河大桥抗震设计工程实例,阐述了减震和隔震的设计过程。在设计过程中,先后提出了盆式支座+摩擦摆支座方案和盆式支座+摩擦摆支座+黏滞阻尼方案,并用Midas Civil分别对两种方案进行了非线性时程分析,分析表明:对于中小跨度多跨连续梁桥,摩擦摆减隔震可以有效降低下部结构的地震内力响应,使得桥梁的主要构件在大震作用下仍保持弹性。然而,隔震桥梁在地震作用下支座位移往往较大,因此在隔震设计中增加了黏滞阻尼器,并选择了恰当的设计参数,计算表明使用黏滞阻尼器支座后位移响应降低明显。综合计算结果表明:摩擦摆支座配合使用黏滞阻尼器,能够达到较为理想的减震、隔震效果。     

辅助索接地的简化索网-阻尼器系统的阻尼和频率

索网-阻尼器-接地辅助索系统的振动特性研究对于拉索减振问题具有重要的工程应用价值.本文建立了由2根水平拉索和1根锚固于桥面的辅助索组成的简化索网系统,将辅助索简化为线性弹簧单元,基于弦理论,由拉索锚固端的位移边界条件和阻尼器、辅助索安装位置处位移及力的连续条件,推导得索网系统的复特征值方程,并由此求得阻尼和频率的数值解.以3、4阶振动模态为例,讨论了弹簧刚度、安装位置对最大模态阻尼比、阻尼器的最优阻尼系数和相应振动频率的影响.研究结果表明,索网系统的各阶模态存在奇数阶和偶数阶两种模态,两种振动模态具有不同的振动特性.随着辅助索与桥面连接段刚度的增加,最大模态阻尼比可能的取值上限将增加至单索-阻尼器系统的最大模态阻尼比值的2.0~2.4倍,但辅助索可选择的优化安装区间则变得更为狭窄和分散.      

自锚式悬索桥纵向地震响应控制分析

以某双塔自锚式悬索桥为例,通过在桥塔与主梁之间设置液体黏滞阻尼器,把地震作用下桥梁纵向的位移和内力控制在一个合理的范围内。通过改变阻尼参数C和α,对此桥纵向的地震位移和内力的变化情况进行了规律总结。比较发现,当阻尼系数C越大或阻尼指数α越小时,此桥纵向的地震位移和内力反应就越小。其中C取3500左右,α取0．3时,塔底地震弯矩降幅达40％左右,主梁地震位移降幅达50％左右。     

精镗孔液膜阻尼系统仿真及工作可靠性分析

对精镗孔液膜阻尼系统进行单自由度仿真分析,得出阻尼器的最优阻尼系数响应振幅达到最小值.并对最优参数阻尼器的工作可靠性进行分析,找出影响阻尼器工作可靠性的关键因素及解决方案.有利于液膜阻尼技术在精密孔加工中的推广应用,具有很重要的理论价值和实际意义.     

粘滞阻尼器在连续梁桥抗震设计中的应用

为研究粘滞阻尼器在大跨连续梁桥中的抗震性能,结合工程实例建立Midas有限元分析模型,采用非线性动力时程分析方法,比较多种粘滞阻尼器的布置方案,并对粘滞阻尼器进行参数敏感性分析.结果表明,增设粘滞阻尼器能显著改善固定墩在地震力作用下的受力性能,使各墩间的受力更趋均衡,粘滞阻尼器参数C,ξ的变化对结构抗震性能影响较为明显...     

三塔混凝土自锚式悬索桥减震装置参数研究

基于Midas-civil软件,以某三塔混凝土自锚式悬索桥为工程背景,采用时程分析方法研究了横向橡胶抗震挡块刚度和纵向粘滞阻尼器参数对三塔混凝土自锚式悬索桥的地震响应的影响,并选出了减震装置的最优参数。结果表明:横向抗震挡块刚度对于三塔混凝土自锚式悬索桥的横桥向振型和地震响应有很大的影响,阻尼系数C和速度指数α对粘滞阻尼器的减震效果也有显著的影响。本例桥横向橡胶挡块的最优刚度范围为600～900 MN/m,最优粘滞阻尼器参数为C=3000～4000 kN/(m/s),α=0.3～0.4。     

高烈度区人行桥阻尼器参数分析

采用MIDAS建立一座高烈度区人行桥的有限元计算模型,分析其动力特性,并采用非线性时程分析法对比了不同阻尼器参数下(阻尼系数C和速度指数α)的地震响应。分析结果表明:设置粘滞阻尼器后,可有效降低结构关键部位在地震作用下的相对位移,避免了相邻构件之间可能发生的碰撞。     

桥梁非线性自激气动力参数解析识别

随着自激气动力的非线性部分在桥梁风致振动中地位的显现,非线性自激气动力参数的合理确定显得至关重要。结合非线性自激气动力的解析表达式,基于分状态强迫振动风洞试验,提出了一种特征系统实现算法和非线性最小二乘法相结合的非线性自激气动力参数的解析识别方法。理想平板数值仿真结果表明:在无噪声情况下,识别结果与理论值完全一致;在20%白噪声情况下,识别最大误差仅3.7%,表现出较强的抗噪声能力。非线性气动力仿真结果表明:解析法能够精确确定非线性自激气动力谐波阶数,在20%白噪声情况下,各谐波幅值及相位的识别最大误差仅3.2%。将解析法运用于实际风洞试验,进一步论证了该方法的可行性和有效性。      

内燃机轴系扭振阻尼系数的识别

为了解决内燃机轴系扭振理论分析中阻尼系数难以选取的问题,提出了一种利用轴系角振动模态阻尼比识别轴系各主要部件扭振阻尼系数的方法.该方法将轴系多质量系统简化成当量扭摆系统,利用扭振能量理论推导了轴系角振动模态阻尼比与轴系各部件扭振阻尼系数的关系式.如果已知轴系角振动模态阻尼比,通过分析轴系扭振阻尼特性,并选择合适的轴系角振动模态,即可识别出对轴系扭振起主要作用的阻尼系数.对某6缸和4缸柴油机的仿真和试验研究表明,所识别的轴系部件扭振阻尼系数的最大误差为4.89%,也证明了本文方法的正确性.      

大跨自锚式斜拉-悬索协作体系桥地震响应及减震控制分析研究

基于结构非一致激励地震动方程,建立空间非线性有限元模型,探讨一致输入、行波输入下结构的地震响应.分别以主梁纵向位移、塔底内力为控制目标,研究粘滞阻尼器参数变化对结构减震效果的影响.计算结果表明:地震作用下塔底顺桥向弯矩达365.12MN.m,对自锚式斜拉-悬索协作体系桥的设计起控制作用;行波效应使得主梁跨中横向位移增大42%,横向弯矩减小14%;结构纵向位移及塔底内力在考虑行波效应后减小9%左右,安装参数合理的阻尼器使主梁纵向位移减小44%,主梁跨中弯矩和剪力减小41%,塔底纵向弯矩减小37%,达到减震效果.     

拉索式电涡流阻尼器力学模型及性能试验研究

提出一种新型的拉索式旋转电涡流减震系统,该系统由惯容器、弹簧和阻尼单元组成.为验证该减震系统的减震机理,建立了装配阻尼器的单层框架力学模型,分别进行了单层框架、导体盘为5 mm铜板、10 mm铜板、5 mm铁板、5 mm铜板与5 mm铁板复合时的惯容器和不同材质的导体盘在10、20、30、40 mm气隙下带电涡流阻尼器的振动测试,以分析导体盘与永磁体间的气隙大小、导体盘材质和导体盘厚度对阻尼器附加阻尼比的影响.试验结果表明:在铜板后附加铁板,阻尼增加至铜板的1.9倍、铁板的1.4倍,可最大化增加阻尼;气隙是影响电涡流阻尼的关键因素,当气隙增大时,阻尼比会迅速减小,调节气隙大小是改变结构附加阻尼比最有效和最容易的方法;阻尼器提供的阻尼比最大可达15.40%,证实了该阻尼器具有较强的耗能能力.     

变截面连续钢箱梁桥典型施工阶段涡激振动

为探讨大跨度连续钢箱梁桥在吊装施工阶段可能遇到的风致涡激振动问题,提出有效的抑振措施,以崇启6跨变截面连续钢箱梁主桥施工过程为背景,通过 1:45全桥气弹模型风洞试验,研究了大跨度变截面连续梁桥典型施工阶段主梁的涡激振动性能,试验模拟了外加阻尼的抑振措施,并基于试验现象探讨了连续钢箱梁桥的涡激振动机理.研究结果表明:当第2跨主梁架设完成后,主梁易产生涡激振动,且不满足桥梁抗风设计规范的要求.当结构阻尼比达到1.2%时,涡激振动振幅满足规范要求;当结构阻尼比达到2.1%时,施工阶段不会产生明显的涡激振动.      

磁流变半主动座椅悬架建模及振动特性分析

磁流变阻尼器力学模型及控制电流逆模型对半主动控制系统的控制精度具有重要影响.采用正弦及余弦型魔术公式，基于骨架曲线与滞回分离的建模方法，建立改进的磁流变阻尼器动态阻尼力模型；采用基于Sobol序列的差分-禁忌混合优化算法对阻尼力模型进行参数识别，构建包含激励特性及控制电流参数的通用数学模型；在试验测试及正向模型基础上，利用自适应神经模糊系统建立阻尼器控制电流逆模型.研究结果表明：本文建立的正逆模型均能够有效表征磁流变阻尼器的非线性行为及滞回特性；改进魔术公式模型在不同激励特性及电流工况下的平均百分比误差在3.4%附近变化；逆向动力学模型计算的控制电流误差均方根值为0.086 9～0.1171 A；经过控制电流逆模型与阻尼器正向模型串联模型计算的预测阻尼力误差均方根值为阻尼器最大阻尼力的5.6%；通过试验测试与仿真结果对比，验证了本文提出的阻尼器数学模型具有较好的精度和适用性，能够改善座椅悬架系统振动传递特性.     

基于变压充电方法的直线电机式馈能型半主动悬架控制

针对以直线电机作为执行器的馈能型半主动悬架控制方法复杂与效果差等问题, 结合变压充电控制原理与方法, 提出一种利用单相等效模型求解充电电压的方法, 设计了馈能型半主动悬架控制系统, 用于控制直线电机式馈能执行器; 建立了1/2车4自由度动力学模型和变压充电控制直线电机模型, 采用LQG控制策略求解理想馈能阻尼力; 将联接有整流桥的直线电机理论模型等效为单相电机模型, 计算了电机单相等效模型反电动势、电磁推力系数、电阻与电感参数; 采用充电电压求解控制器, 以悬架相对速度和理想馈能阻尼力作为输入求解实际充电电压, 进而实现执行器馈能控制; 以被动悬架和理想半主动悬架作为比较对象, 分析了馈能型半主动悬架性能与馈能效果。分析结果表明: 与被动悬架相比, 馈能型半主动悬架与理想半主动悬架的综合性能指标分别减小38.97%和45.42%, 前后悬架实际馈能阻尼力与理想馈能阻尼力的相关系数分别为0.967 4和0.976 8, 并且前后悬架振动能量的56.7%和62.1%被回收进蓄电池中, 因此, 采用基于单相等效模型与变压充电方法控制的馈能型半主动悬架能够回收大部分悬架振动能量和改善汽车的行驶平顺性。      

波流联合作用下隔水套管的涡激非线性振动

考虑流及波流联合作用,研究了套管的涡激非线性振动.将套管简化为梁模型,计及莫里森非线性流体动力和涡激荷载,建立套管的涡激振动方程.采用克雷洛夫函数求解套管的固有频率和模态,提出了计算涡激非线性动力响应的迦辽金方法.以东海勘探3号钻井隔水套管为例,研究了流引起的主共振和波流联合引起的组合共振.计算结果表明:流对套管的动力响应占主导地位,而波的影响不大.分析了前四阶模态、升力系数、流体阻尼系数对套管动力响应的影响.揭示了波流联合激励下套管复杂的动力响应特性.     

大跨度桥梁主梁沿跨向涡激振动响应计算

为向抑振提供准确的参考数据,基于单自由度涡激振动经验线性模型,结合主梁振型、阻尼和涡激力相关性,导出了主梁沿跨向竖向、扭转涡激振动响应,建立了大跨度桥梁主梁沿跨向涡激振动描述体系,并探讨了节段模型涡激振动识别气动参数的方法.以一大跨度斜拉桥为例,计算了主梁在不同风攻角下涡激力相关性及沿跨向竖向、扭转涡激振动响应.结果表明,受涡激力相关性作用,涡激振动振幅沿跨向衰减较快.