空间桁架结构采用黏弹性阻尼的振动控制技术

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粘滞阻尼器对空间桁架结构减震作用研究

粘滞阻尼器对空间桁架结构减震作用研究
制具 有一定参 考价值。
关键词 :空间结构 ; 体育馆建筑 ; 粘滞阻尼器 ; 消能减震 ; 多维地震输入
中 图 分 类 号 :T U 3 9 3 . 3 ; T U 3 1 1 . 3 文 献 标 识 码 :A D O I : 1 0 . 1 3 4 6 5 / j . e n k i . i v s . 2 0 1 4 . 0 6 . 0 2 3
( 1 . S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g , T o n  ̄ i U n i v e r s i t y , S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 , C h i n a ;
2 . K e y L a b .o f S t r u c t u r e E n g i n e e r i n g a n d Ea ah q u a k e Re s i s t a n c e ,Mi n i s t r y o f E d u c a t i o n,Xi ’ a n U n i v e r s i t y o f A r c h i t e c t u r e a n d T e c h n o l o g y,Xi ’ a n 7 1 0 0 5 5, C h i n a ;
Vi b r a t i o n r e d uc t i o n o f s pa c e t r u s s s t r uc t u r e wi t h v i s c o us d a mp e r s
J I A B i n , L U O X i a o — q u n , D I NG J u a n , Z H A NG Q i 一
Ab s t r a c t : T h e s e i s mi c d a ma g e c o n t r o l w a s i n v e s t i g a t e d f o r l a r g e — s p a n s p a c e t r u s s s t r u c t u r e s b y p l a c i n g v i s c o u s

粘滞阻尼器对空间桁架结构减震作用研究

粘滞阻尼器对空间桁架结构减震作用研究

粘滞阻尼器对空间桁架结构减震作用研究贾斌;罗晓群;丁娟;张其林【摘要】为研究粘滞阻尼器对大跨空间桁架结构减震控制作用,在某体育馆屋盖不同部位设置粘滞阻尼器,输入三向地震波进行时程分析。

以屋盖结构水平向位移、加速度及构件内力为减震控制目标,计算分析表明,设置粘滞阻尼器能有效抑制结构在地震作用下响应;屋盖结构均匀布置阻尼器较集中布置减震效果好;结构减震效果不随阻尼系数的增大而线性提高,且存在较优值范围;不同地震烈度下粘滞阻尼器对空间桁架结构减震控制均有明显效果;粘滞阻尼器在不同地震波输入时滞回曲线均较饱满,呈现典型速度相关型阻尼器特征。

研究结果对粘滞阻尼器用于大跨空间结构减震控制具有一定参考价值。

%The seismic damage control was investigated for large-span space truss structures by placing viscous dampers at different locations on roof.Time history analyses were performed with three-dimensional earthquake ground motion inputs for a gymnasium building.Taking the displacement and acceleration in the horizontal direction as well as the member forces in the roof structure as the targets of vibration control,the analytical results indicate that the seismic responses can be effectively controlled via installing dampers on the space truss structure.Uniform placement of viscous dampers shows better performance when comparing with that of centralized placement.The efficiency of the seismic response reduction is not linearly increasing with the damping coefficient enhancement,while there is an optimal value existing.The viscous dampers have obvious effects on the vibration control of space truss structure under different earthquakeintensity.The energy dissipation hysteresis curves of viscous dampers are all rather full under different seismic waves input,and display the classic characteristic of velocity-dependent dampers.The study provides a valuable reference to applying the viscous dampers in seismic damage control for long-span space structures.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】7页(P124-130)【关键词】空间结构;体育馆建筑;粘滞阻尼器;消能减震;多维地震输入【作者】贾斌;罗晓群;丁娟;张其林【作者单位】同济大学土木工程学院,上海 200092;同济大学土木工程学院,上海 200092; 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室,西安 710055;同济大学土木工程学院,上海 200092; 精工建筑设计研究总院,上海 200233;同济大学土木工程学院,上海 200092【正文语种】中文【中图分类】TU393.3;TU311.3大跨钢结构屋盖广泛用于火车站、会展中心、体育馆、机场候机楼等公共建筑中[1],具有质量轻、延性好、抗震性能优越等特点。

粘弹性阻尼器在框架结构抗震中的应用研究

粘弹性阻尼器在框架结构抗震中的应用研究

粘弹性阻尼器在框架结构抗震中的应用研究摘要:本论文首先介绍了结构控制理论的提出及其发展,以及控制形式。

然后对阻尼器进行了详细介绍,着重阐述了粘弹性阻尼器的耗能减震的原理及计算模型,详细说明了结构抗震控制设计方法的基本原理和步骤,并且运用有限元软件对一个设有粘弹性阻尼器的钢筋混凝土框架进行了动力时程分析。

为实际工程中结构抗震控制应用提供了参考。

关键词:阻尼器;抗震;时程;有限元Abstract: This paper first introduces the structure control theory and its development, and the control form. Then the damper were introduced, emphatically elaborated the viscoelastic damper energy dissipation principle and calculation model, detailed description of the structural seismic control design principle of the method and the step, and by using the finite element software on a with viscoelastic dampers reinforced concrete framework for dynamic time history analysis. This paper provides reference for the practical engineering of seismic control of structure and application.Key words: damper; seismic; scheduling; finite e1前言结构抗震控制技术是在结构上设置耗能装置,通过耗能材料的变形来增大结构阻尼达到消耗地震能量,减小主体结构地震反应[1]。

粘滞阻尼器减震隔震技术

粘滞阻尼器减震隔震技术

粘滞阻尼器减震隔震技术
粘滞阻尼器是一种常用于减震隔震技术的装置,它的作用是通
过粘滞阻尼材料的粘滞特性来吸收和消散震动能量,从而减少结构
物体受到的震动影响。

粘滞阻尼器通常由粘滞材料、支撑结构和外
壳组成。

从技术角度来看,粘滞阻尼器的工作原理是利用粘滞材料的内
部分子在受到外力作用时发生相对滑动,从而将机械能转化为热能,达到减震的效果。

这种技术可以有效地减少建筑结构、桥梁、机械
设备等受到的地震、风载等外部振动的影响,提高其抗震性能和安
全性能。

在工程实践中,粘滞阻尼器广泛应用于高层建筑、大型桥梁、
风力发电机组等工程结构中,通过合理设计和布置粘滞阻尼器,可
以显著改善结构的减震隔震性能,从而保护结构和设备的安全运行。

此外,粘滞阻尼器的设计和应用也涉及到材料科学、结构工程、力学等多个学科领域,需要综合考虑材料的选择、结构的设计、安
装位置等因素,以达到最佳的减震效果。

总的来说,粘滞阻尼器作为一种重要的减震隔震技术,在工程实践中发挥着重要作用,通过合理的设计和应用,可以有效地提高建筑结构和设备的抗震性能,保障人们的生命财产安全。

粘滞阻尼减震框架结构抗震设计方法

粘滞阻尼减震框架结构抗震设计方法

粘滞阻尼减震框架结构抗震设计方法粘滞阻尼减震框架结构是一种新型的结构抗震设计方法,它通过在结构中增加粘滞阻尼器,可以有效降低结构在地震荷载下的反应,提高结构的抗震性能。

本文将从粘滞阻尼器的工作原理、设计参数选择和设计实施等方面进行详细介绍。

一、粘滞阻尼器的工作原理粘滞阻尼器是一种通过能量耗散机制来减震的装置,其主要工作原理是通过粘滞液体在两端形成阻尼力,吸收结构的振动能量,从而减小结构的震动响应。

粘滞阻尼器的基本组成是一对金属板和介质组成,介质采用粘滞液体,当结构发生振动时,粘滞液体在金属板的挤压下发生形变,形成粘滞力对结构进行耗能减震。

二、粘滞阻尼器的设计参数选择1.阻尼剂的选择:一般采用具有稳定粘滞性能的液体作为阻尼剂,如硅油、粘滞胶等。

在选择阻尼剂时需要考虑其耐久性、温度敏感性和使用寿命等因素。

2.金属板的选择:金属板的选择应考虑其强度和刚度,以保证其可以承受结构的地震力并提供足够的刚度,同时还需考虑材料的防腐蚀性和焊接性能等因素。

3.粘滞阻尼器的布置:粘滞阻尼器的布置应根据结构的特点和设计要求来确定,一般情况下可将其布置在结构的主要受力区域,如柱子和梁的连接处等。

三、粘滞阻尼器的设计实施1.结构整体设计:在进行粘滞阻尼器的设计实施前,需要对整体结构进行设计计算,确定结构的受力性能和抗震性能等参数,并进行模拟分析和实验验证。

2.粘滞阻尼器的设计:根据结构的设计参数和受力情况,确定粘滞阻尼器的布置和数量,并进行粘滞阻尼器的尺寸和形状的计算与确定,保证其可以提供足够的阻尼力。

3.粘滞阻尼器的施工安装:在进行粘滞阻尼器的施工安装前,需要对其进行质量检查和试验验证,确保其性能符合设计要求,然后进行现场施工安装,保证其正确的布置位置和安装质量。

总结起来,粘滞阻尼减震框架结构的抗震设计方法是一种可行有效的抗震设计方法,其通过增加粘滞阻尼器来改善结构的抗震性能。

在进行粘滞阻尼器的设计实施时,需要注意选择合适的阻尼剂、金属板和布置位置,保证其性能和安装质量,从而提高结构的抗震能力,确保结构的安全性。

利用粘弹性支撑改善结构的抗震性能的开题报告

利用粘弹性支撑改善结构的抗震性能的开题报告

利用粘弹性支撑改善结构的抗震性能的开题报告一. 研究背景与意义地震是一种破坏性极大的自然灾害,对建筑物和人类生命造成严重威胁。

因此,改善建筑结构的抗震性能一直是建筑工程领域的重要研究方向。

传统的结构抗震技术主要采用加固墙柱、设置支撑和加固地基等方法,这些方法往往需要大量的材料和高成本的施工,且难以保证完全解决结构抗震问题。

因此,研究新的技术方案,优化结构抗震性能是非常必要的。

在研究新的结构抗震方法的过程中,粘弹性支撑受到了越来越多的关注。

粘弹性支撑,又称为阻尼器,是一种新型的减震措施,其主要原理是通过在结构中引入粘弹性材料,将结构的能量耗散和振动抑制处理,进而提高结构的抗震性能。

与传统的抗震措施相比,粘弹性支撑具有体积小、成本低、施工方便等优势,因此受到越来越多的研究者关注。

二. 研究内容和方法本研究将针对粘弹性支撑的结构抗震性能进行研究,主要包括以下方面:1. 粘弹性支撑的原理和分类。

对粘弹性支撑的物理原理进行深入理解,探讨其不同的分类以及其优缺点。

2. 运用ANSYS等软件对具有粘弹性支撑的结构体系进行数值模拟,对其中的参数进行优化,实现结构的最大减震效果。

3. 运用振动台试验和数值模拟等方法,对粘弹性支撑的抗震效果进行实验研究,探究其在不同震级下的抗震效果。

三. 预期目标和意义本研究的预期目标是通过研究粘弹性支撑的结构抗震性能,探索其在提高结构抗震性能方面的潜力,为新型抗震技术的研究提供重要参考。

通过模拟和试验验证,得出粘弹性支撑对不同结构的最佳优化方法,对建筑领域的结构抗震技术研究具有重要意义和实际应用价值。

结构系统的阻尼控制与减振技术研究

结构系统的阻尼控制与减振技术研究

结构系统的阻尼控制与减振技术研究结构系统的阻尼控制与减振技术研究随着现代建筑结构的不断发展,结构系统的阻尼控制与减振技术越来越受到重视。

阻尼控制与减振技术是指采用某些手段,使建筑结构在遭受外力作用时能够减少振动幅度,从而保证建筑的稳定性和安全性。

本文将从阻尼控制和减振技术两个方面进行探讨。

一、阻尼控制技术阻尼控制技术是指通过增加结构系统的阻尼,使结构系统在遭受外力作用时能够减少振动幅度。

阻尼控制技术可以分为被动控制和主动控制两种。

被动控制是指采用某些被动元件,如摩擦阻尼器、液体阻尼器等,来增加结构系统的阻尼。

被动控制技术具有简单、易实现、成本低等优点,但其缺点是无法自适应地根据外界环境变化进行调整。

主动控制是指采用某些主动元件,如智能阻尼器、电磁阻尼器等,来增加结构系统的阻尼。

主动控制技术具有自适应性强、调节范围广等优点,但其缺点是成本较高。

二、减振技术减振技术是指通过采用某些手段,使建筑结构在遭受外力作用时能够减少振动幅度。

减振技术可以分为被动减振和主动减振两种。

被动减振是指采用某些被动元件,如质量阻尼器、弹簧阻尼器等,来减少结构系统的振动幅度。

被动减振技术具有简单、易实现、成本低等优点,但其缺点是无法自适应地根据外界环境变化进行调整。

主动减振是指采用某些主动元件,如液压缓冲器、电磁缓冲器等,来减少结构系统的振动幅度。

主动减振技术具有自适应性强、调节范围广等优点,但其缺点是成本较高。

三、结论阻尼控制与减振技术是现代建筑结构中不可或缺的一部分。

在实际工程中,我们需要根据不同的情况选择合适的技术手段来保证建筑的稳定性和安全性。

同时,随着科技的不断发展,我们相信阻尼控制与减振技术将会得到更加广泛的应用和发展。

粘滞阻尼器在大跨度桁架结构减振中的应用

粘滞阻尼器在大跨度桁架结构减振中的应用

粘滞阻尼器在大跨度桁架结构减振中的应用粘滞阻尼器是一种新型的减振装置,它由两个密封腔室、一个气囊和一个膜片组成。

一般情况下,两个密封腔室中充有不同流体,当外力作用于气囊时,两个密封腔室之间的流体会有所变化,从而产生了一种“粘性”效应,这就是所谓的“粘滞阻尼”效应。

粘滞阻尼器具有较强的阻尼能力,可以大幅度地降低结构的振动,并能够有效地抑制结构的低频振动,这使得它在大跨度桁架结构减振中得到了广泛的应用。

首先,要说明的是,大跨度桁架结构是指结构的跨度超过50m的结构,例如电厂、水厂等大型工程结构。

这类结构由于结构刚度较低,而且由于结构的横向跨度较大,振动的幅值也会变得较大,因此采取有效的减振措施就变得更加重要了。

粘滞阻尼器可以有效地减振大跨度桁架结构的振动,主要原理是:在粘滞阻尼器的容器内,充有不同流体,当外力作用于容器时,由于流体之间的粘滞耦合作用,使得流体内部有一定的阻尼,从而减弱结构振动。

此外,大跨度桁架结构的减振还可以采用增加结构刚度的方法,通过增加钢构件的尺寸、增加桁架结构的深度或者增加结构的偏心系数,可以有效地增加结构的刚度,从而减少结构振动。

综上所述,大跨度桁架结构的减振有两种方法,即粘滞阻尼器减振和增加结构刚度的减振,两种方法可以相结合来发挥最大的减振效果。

粘滞阻尼器减振得到了广泛的应用,它具有减振效果好、维护方便、安装简单、价格低廉等优点,在大跨度桁架结构的减振中有着重要的意义。

In summary, the damping of large-span truss structure can be realized by two methods, namely viscous damping and increasing structural stiffness. Viscous dampers have been widely used in the damping of large-span truss structures due to their advantages of good damping effect, convenient maintenance, simple installation and low price, which is of great significance.。

粘滞流体阻尼器在高层建筑减振设计中的应用研究 李世军

粘滞流体阻尼器在高层建筑减振设计中的应用研究 李世军

粘滞流体阻尼器在高层建筑减振设计中的应用研究李世军发表时间:2018-10-27T11:55:53.247Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第18期作者:李世军[导读] 工程结构采用粘滞流体阻尼器的减振设计原理在地震或风作用下,建筑结构接收了输入能量。

柳州东方工程橡胶制品有限公司广西省 545025摘要:结构消能减振(也称“消能减震”)技术就是一种结构控制技术,它是通过在结构的适当位置安装消能减振装置,利用这些装置的耗能来减小结构在强震和大风作用下的振动反应, 并被认为是减轻结构地震和风振反应的有效手段。

工程结构粘滞流体阻尼器就是这样一种减振装置。

基于此,本文主要对粘滞流体阻尼器在高层建筑减振设计中的应用进行分析探讨。

关键词:粘滞流体阻尼器;高层建筑;减振设计;应用研究1、前言工程结构采用粘滞流体阻尼器的减振设计原理在地震或风作用下,建筑结构接收了输入能量,这种输入能量被转化为结构的动能和变形能,从而引起结构的振动反应(加速度、速度和位移)。

在此过程中,当结构的总变形能超越了结构自身的某种承受极限时,便会发生损坏甚至倒塌。

如何减小工程结构在强震和大风作用下的动力反应,满足承载力、变形能力和稳定性的要求,是一个全新的研究领域。

结构控制的概念可以简单表述为:通过对结构施加控制机构,由控制机构与结构共同承受振动作用,以调谐和减轻结构的振动反应,使它在外界干扰作用下的各项反应值被控制在允许范围内。

2、消能方案因结构体系抗震有问题,需要采取减振措施,考虑到产品性能的稳定性以及在我国市场上的成熟程度,考虑采用粘滞流体阻尼器作为结构消能减震装置,在地震作用下,工程结构的动力反应都是多自由度低频振动,根据现行抗震设计方法三水准的设防要求,可使建筑物“裂而不倒”,但在能量转换或消耗中,承重构件要出现损坏,即依靠承重构件的损坏消耗大部分能量,这往往导致结构构件在地震中严重破坏,并危及整体结构,使震后很难恢复建筑物功能,这在经济利益上是极不合理的,尤其对于使用要求比较高的重要建筑物,震后功能的恢复将花费巨额资金。

网架结构的粘滞阻尼器减震控制

网架结构的粘滞阻尼器减震控制

S P00分析得 到的网架 结构在无控 状态下前 1 A 20 2阶振型 的
振动周期 。
裹 1 结构前 1 2阶 自振周期( ) s 阶 数 数 1 7 2 8 3 9 4 1 0 5 l 1 6 1 2 周 阶 期 04 3 0 2 1 0 2 1 0 2 9 0 29 0 16 .5 9 .9 5 . 9 5 . O 9 .O 9 .O 5
【 文献标识码】 A
滞阻尼器 阻尼系数均 为 C =30k s m, d 0 N・ / 阻尼 指数为 O= t
0 5。 .
而将其用 于工程 结构 振动控 制 的研究 始于 2 0世 纪 8 0年代 末。在 19 ,alr 96年 Ty 设备公司的阻尼孔流体阻尼 器进行足 o 尺结构 的实 际应用 , 这种技术 己被应用 到很多土木工 程 中以 减 弱风振 以及地震 。但是 , 无论理论研究 或工程应用 均集 中
惯量 ;
在多 、 高层建筑范 围内, 于大跨 度空 间结 构减震 控制 的研 对
究较 少。
网架结构具有较好的抗震性 能, 近年来的研究表明 , 但 在 罕遇地震作用 下, 部分杆 件会 出现破 坏。这 种大跨度 空间结 构在发生地震时产生破 坏, 后果不 堪设 想。因此 , 网架这种 对 大跨度结构进行减震 控制研究 具有非常 重要的意义 , 它避免 了以往通过加大杆件截面等被动的方 法所带来的巨大浪费。
=1 时为线性粘滞 阻尼 ,t 时为 非线性 粘滞 阻尼 。O 的取 O<1 t

期 0 0 1 0 O 3 0 0 3 0 O 1 00 加 0 0 9 .8 1 . 74 . 74 . 69 .3 .2 3
5 阻尼器在不同布置位置下的减震效果比较
网架结构 为正 方形 , 采用 8个 阻尼 器 , 称 布置在结 构 对 四边 , 每边布置两个 , 阻尼器 布置位置沿 轴 , 和对角 线 Y轴 对称 , 14布置 图说 明 , 取 / 布置示意图如 图 1 。沿 方 向布置 阻尼位置见表 2 。输入加速度峰值调幅至 04g的三 向 E 一 . 1 cn o , et 波 以上 弦 19号点位移和 3 6号上弦杆轴力( 网架 r 9 5 在

大跨空间结构采用粘滞阻尼器的减震分析和优化设计共3篇

大跨空间结构采用粘滞阻尼器的减震分析和优化设计共3篇

大跨空间结构采用粘滞阻尼器的减震分析和优化设计共3篇大跨空间结构采用粘滞阻尼器的减震分析和优化设计1在大跨空间结构中,地震是一个常见的自然灾害,其震动所带来的巨大能量在结构中可能会造成毁灭性的破坏。

因此,大跨空间结构的减震设计显得尤为重要。

粘滞阻尼器是一种常见的减震装置,其通过变形耗能的方式将地震所带来的能量吸收并转化为热能,起到减震作用,是目前公认效果较好的减震装置之一。

本文将重点介绍大跨空间结构采用粘滞阻尼器的减震分析和优化设计。

一、粘滞阻尼器的原理粘滞阻尼器作为一种常见的减震装置,其核心原理就是通过粘滞材料的变形使得振动能量发生转化,从而吸收地震所带来的能量,起到减震作用。

粘滞阻尼器的工作原理可以简单地分为两个过程:摩擦过程和黏滞过程。

摩擦过程是指阻尼器中两个摩擦面之间的相对运动,进而转化为摩擦热,从而吸收相应的能量。

在摩擦过程中,摩擦力与运动速度成正比,这是一种非线性的现象。

因此,在进行减震设计时需要考虑不同速度下的摩擦力。

黏滞过程是指粘滞材料内部的物质分子在外力作用下产生变形,从而能量被消耗,将振动能量转化为热能。

黏滞过程与摩擦过程不同,它是一种线性现象,其阻尼力与速度成线性关系,因此,可以通过增加黏滞材料的数量或者粘滞材料的厚度来增加黏滞阻尼器的阻尼力。

二、大跨空间结构采用粘滞阻尼器的减震分析对于大跨空间结构的减震分析,需要从结构的柔度、阻尼和质量三个方面考虑。

其中,柔度主要指结构的弹性变形能力;阻尼主要指减震系统对地震波进行耗能的能力;质量主要指结构的惯性质量,即结构在地震作用下惯性力的大小。

在粘滞阻尼器的应用过程中,阻尼器的刚度、阻尼比以及黏滞剪切模量等都是影响减震效果的重要因素。

根据实验结果表明,不同刚度的阻尼器对应不同的阻尼比,这是由于阻尼器的线性变形特性与其阻尼比的特征值有关。

针对此问题,研究者提出了一种基于相对刚度贡献的阻尼器刚度优化方法,有效提高了系统的阻尼比和耗能能力。

桁架结构振动主动控制的实验研究

桁架结构振动主动控制的实验研究
收稿日期 : 2010 04 14 基金项目 : 国家 自 然 科学 基 金 ( 11072146, 10772112, 11002087 ) ; 教 育 部 博士 点 基 金 ( 20070248032 ) ; 上 海市 教 委 科 研 重点 项 目 ( 09ZZ17) ; 海洋工程国家重点实验室自主研究课题 ( GK ZD010807) ; 第二期国家大学生创新性实验计划项目 作者简介 : 谢永 ( 1987 ) , 男 , 河北承德人 , 硕士研究生 . 研究方向 : 柔性结构振动与主动控制. E mail: zzzzz@ sjtu. edu. cn
2
R
1
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、 D2
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ห้องสมุดไป่ตู้
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分别为外 为作动
部力和控制力的位置矩阵, F
r !1
R
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为外部力列阵 , U
2
为外部力的个数, r
利用模态正交性 , 可得第 i 阶模态运动方程为 qi + 2 比;
i i
图 1 桁架结构示意图
qi +
2 i
qi = f i + u i
i T i
( 2)
Fig. 1
Abstract: An experimental study on dynamic characteristics and active control of a trussed structure was presented. The modal parameters of the structure were determined by means of the hammering method. A piezoelectric(PZT) hinge and an accelerometer were used as actuator and sensor for active control of the structure. A digital signal processing( DSP) board was used for signal processing. An adaptive filter was designed to eliminate the effect of high frequency noise in the accelerometer. The experimental results in dicate that the PZT actuator may effectively control the vibration of the structure. Key words: trussed structure; active control; PZT hinge actuator; experiment 空间桁架是柔性结构的典型代表之一, 具有质量轻、 承载能力强、 柔性大、 固有频率低、 模态密集、 结构 阻尼小等特点, 在航空航天领域如运载火箭仪器舱、 卫星天线塔、 航天器接口支架、 一箭多星支架等方面有 着工程应用背景 , 另外桁架结构可以作为未来空间系统的主体结构 。由于太空的真空状态, 桁架系统一 旦受到某种外部激励 , 其振动将会持续很长时间, 这不但会影响航天器的正常工作, 还会引起结构的疲劳 破坏。因此, 对桁架结构振动控制的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。 在压电智能桁架结构中, 压电主动构件是桁架结构的重要组成部分 , 它具有结构承载、 作动及传感功 能; 在外加控制电场 的作用下可产生轴向可控 的伸缩变形 , 以实现整体 桁架结构的主 动控制 。李俊 [ 1, 3] [ 2] 宝 对智能桁架结构振动阻尼控制进行了研究; 白宏伟 采用 PID 控制方法进行了压电智能桁架的主 动控制, 并且进行了实验验证 ; 龙连春 对智能桁架结构的受力性态和最优控制进行了研究 ; 吕刚 系统 地研究了柔性桁架结构的粘弹、 压电组合式一体化振动控制, 设计并研制控制元件, 用解析方法讨论控制 元件位置的优化配置 , 并且开展了控制实验研究; 潘继

空间桁架复合结构的阻尼减振分析与试验研究

空间桁架复合结构的阻尼减振分析与试验研究

空间桁架复合结构的阻尼减振分析与试验研究王鹏1,张振伟1,骆海涛2,王正印1(1.东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;2.中国科学院沈阳自动化研究所,辽宁沈阳110016)来稿日期:2019-12-07基金项目:国家自然科学基金青年基金资助项目(51505470)作者简介:王鹏,(1989-),男,辽宁抚顺人,博士研究生,主要研究方向:机械可靠性,机械振动;张振伟,(1962-),男,辽宁沈阳人,硕士研究生,教授,主要研究方向:热工干燥设备结构强度分析及流场温度场模拟1引言在实际工作生产中,桁架结构由于容易拆装、工艺性好、质量轻,且可以根据具体需要进行结构调节等优良属性得到了越来越广泛的应用。

桁架的两个主要应用方面一个是在桁架的最顶端连接相关的光电学设备用来分离设备从而降低相互间的干扰,另一个是作为支撑结构支撑空间大型可展设备等。

空间桁架复合结构主要由桁架和箱体两部分组成。

箱体安装于桁架的末端,桁架起到连接和支撑的作用,箱体内部装载不同类型的精密光电学仪器。

桁架复合结构在工作和运输过程中所经历的振动环境主要分为随机振动环境和低频正弦振动环境[1]。

这两种振动环境会使桁架结构遭到损坏,发生连接松散,结构件变形,性能下降的现象,同时这两种振动会使光电学仪器精度下降,机械疲劳,电路瞬间短路、断路,甚至功能失效。

因此,对桁架复合结构振动特性及振动抑制的研究很有必要。

在低频正弦振动环境下根据实际需要采用在空间载荷箱体摘要:为了解决桁架复合结构振动响应过大,光电学仪器可能发生失效的问题,利用在桁架管壁和箱体面板上敷加粘弹性约束阻尼层的方法对整体结构进行减振。

采用有限元分析软件Nastran 对原结构和敷加粘弹性约束阻尼层的桁架复合结构进行给定工况下的振动特性分析,得到了桁架复合结构指定位置的振动加速度响应曲线。

以阻尼因子大小作为减振效果评价指标,通过对粘弹性约束阻尼层的厚度进行优化和对比分析,最终得到了最优的粘弹性约束阻尼层设计参数。

结构振动控制技术的应用与发展

结构振动控制技术的应用与发展

结构振动控制技术的应用与发展在现代工程领域中,结构振动是一个常见且重要的问题。

从高耸的建筑到大型桥梁,从精密的机械设备到航天器,结构振动都可能对其性能、安全性和可靠性产生不利影响。

为了有效应对这一问题,结构振动控制技术应运而生,并在过去几十年中取得了显著的发展和广泛的应用。

结构振动控制技术的基本原理是通过施加外部力量或调整结构的特性,来减少或消除振动的不利影响。

它可以分为被动控制、主动控制和半主动控制三大类。

被动控制技术是最早发展起来的,也是目前应用较为广泛的一类。

它主要依靠结构自身的特性或附加的被动元件来消耗振动能量,不需要外部能源输入。

常见的被动控制装置包括阻尼器、隔振器和调谐质量阻尼器(TMD)等。

例如,在高层建筑中,常常会在结构的某些部位安装阻尼器,如黏滞阻尼器或金属阻尼器,当结构受到风或地震作用产生振动时,阻尼器能够通过内部的摩擦或变形来消耗能量,从而减小结构的振动响应。

此外,TMD 也是一种常见的被动控制装置,它由质量块、弹簧和阻尼器组成,通过调整其固有频率与结构的主振频率接近,从而实现对结构振动的有效控制。

主动控制技术则是通过传感器实时监测结构的振动状态,然后由控制器根据监测结果计算出所需的控制力,并通过作动器施加到结构上,以达到控制振动的目的。

主动控制技术具有较高的控制精度和效果,但由于需要外部能源输入和复杂的控制系统,其成本较高,应用相对较少。

然而,在一些对振动控制要求极高的场合,如航天器和精密仪器设备中,主动控制技术发挥着不可替代的作用。

半主动控制技术结合了被动控制和主动控制的优点,它通过调整控制装置的参数来实现对振动的控制,所需的外部能源输入较少,控制效果也较为显著。

磁流变阻尼器和电流变阻尼器是常见的半主动控制装置,其阻尼特性可以通过外部电流或磁场的变化进行实时调整。

结构振动控制技术在众多领域都有着广泛的应用。

在建筑工程中,它可以提高高层建筑和大跨度结构在风荷载和地震作用下的安全性和舒适性。

粘弹性阻尼器对框架结构的减震效果分析

粘弹性阻尼器对框架结构的减震效果分析

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图 5 结构顶层减震前后的加速度 曲线
粘 弹性 阻尼 器 对 框 架 结 性 阻尼器是抗震被 动控制 中一种十分有效 的耗能减震装 置 , 指 根据 粘弹性 阻尼材 料的力 学性能, 对设置 粘 弹性 阻尼器 的钢 筋混凝 土框 架结构进行 了结构地震 反应时程分析 , 并根据计算结果对其减震效果进 行 了分析讨论。 关键词 : 弹性阻尼器 , 粘 消能减 震 , 加速度反应 中图分类号 : 5 . TU32 1 文献标识码 : A
如果确定 了粘弹性材料 的参数 G1G2和 叩 可按 下式求解粘 , ,
0的 ∞ ∞ 图 2 ∞ 云 南 禄 劝 波 加 速 度 曲线 ∞
l … … 隔震前




弹性阻尼器的储能刚度 k l d和耗能 刚度 k2 d。
k 1 GI / a= A h, k 2 G2 / a= A h。

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图 1 某 综合 楼 柱 网布 置 图
2 2 减 震效 果分 析 .
输入 云南禄劝 波 , 结构 的最大加速 度反 应减少 4 . %, 主 0 7 输 入松潘 文县 波 , 结构 的最大 加速 度反 应减少 2 . %, 入 E. 主 80 输 1

阻尼器在大跨空间网架结构振动控制中的应用研究

阻尼器在大跨空间网架结构振动控制中的应用研究

阻尼器在大跨空间网架结构振动控制中的应用研究摘要:本文介绍了结构振动控制的原理,给出了粘弹性阻尼器的动力学模型,并分析了结构振动控制动力学方程的求解方法,通过对网架结构在地震荷载下振动的阻尼器控制算例,研究了阻尼器的控制效果,以及各项参数对控制效果的影响,对阻尼器在工程中的应用具有指导意义。

关键词:大跨结构阻尼器振动控制前言大跨空间结构得到了越来越多应用的同时,其形式的多样化以及结构复杂程度也随之增加,在地震和风等动力荷载作用下的振动问题也更加突出,对其动力性能的要求也更高。

单纯通增大构件截面或者增加杆件的设计方法已经不能满足结构的实用功能要求[1],比较合理的设计方法是在结构上增加耗能装置,并根据能量输入、能量吸收和能量耗散进行结构设计,运用阻尼器调节结构的动力性能,从而实现结构振动控制,因此,研究阻尼器在大跨空间结构振动控制中的应用具有重要的理论意义和工程应用价值。

1 振动控制原理结构体系承受地震激励作用时,如果安装有个控制装置,在控制力作用下,结构的运动方程表示为[2]:(1)式中,、和分别是结构维的质量、阻尼和刚度矩阵;、、分别是结构体系维的位移、速度和加速度响应向量;为维单位列向量;为地震时地面运动加速度;为维主动控制力位置矩阵;为维的主动控制力向量;为结构体系上安装的主动控制装置的数量。

对结构进行振动控制时,控制力向量应由结构响应,即、、和地震时地面运动加速度所决定,即:(2)式中,和分别为结构位移和速度响应的增益矩阵;为地震加速度的增益向量;为结构加速度响应的增益矩阵。

把式(2)代入式(1),则可得到结构在地震作用下主动控制结构体系的运动方程为[1]:(3)可以看出,对于安装有主动控制系统的结构体系,由于主动控制力的施加,结构体系的阻尼和刚度矩阵以及外部激励向量都发生了改变。

在结构上设置粘弹性阻尼器是减少结构动力响应的简单有效的方法[3]。

在地震时粘弹性阻尼器能够先进入非弹性阶段,大幅消耗输入能量,迅速衰减结构的振动响应,减少或避免结构构件的损坏,确保结构的安全。

粘弹性阻尼器对网架结构振动疲劳寿命的影响

粘弹性阻尼器对网架结构振动疲劳寿命的影响

c e ce t t e sr cu e Sf t u ie p n i c e s sa r t n e r a e h r a tr T e e o e sr cu e S ft u e it t o f in , h tu tr ’ a i e l s a r a e t s d d c e s st e e f . h r f r tu t r ’ ai er ss i g f n i f a e g n a
C ia 2 S h o f l t nc n fr t nE gn eig Dai 0 4 L ann hn ) hn ; . c o l e r i a dI oma o n ier , l n 1 2 , i ig C ia oE co n i n a 1 6 o
Ab ta t:I r e o s d h f c s o ic ea tc d mp r n ftg e b h v o f se ltu s s h q i ae t sr c n o d rt t y t e e e t fv s o l si a e s o a i u e a i r o t e r s e ,t e e u v ln u
粘 弹性 阻尼 器对 网架 结构 振动疲 劳 寿命 的影 响
Hale Waihona Puke 5 5文章 编号 : 0 6 1 5 (0 20 —0 50 1 0 —3 52 1)30 5 —4
粘弹性 阻尼器对网 架结构振 动疲 劳寿命 的影响
孙天夫 林 , 皋 ,李建波 ,于雅鑫
(. 1大连理工大学 建设 工程 学部 ,辽宁 大连 162 ; 10 4 2 大连 理 工大 学 电子信 息学 院 ,辽 宁 大连 162 . 104)
(1 F c l f n a t cu eE gn eig . a ut o I f s u tr n ie r ,DainUnv ri f e h oo y y r r n l ie s yo T c n lg ,Dain I 6 2 ,L a nn a t l 1 0 4 io ig a

粘弹性阻尼器对空间桁架结构减震设计与分析

粘弹性阻尼器对空间桁架结构减震设计与分析
r r+ = 。 () 1
式 中:。 与 依次为弹性组件和粘性组件产生的应力 。可知该模型的本构关系为
r 0 =q +g () 2
式 中 : 为 总应 变 ; 。 g分 别 为粘 弹性 材料性 能确定 的系数 。由式 ( ) 7 q和 2可得 出粘 弹性 阻尼器 的力一 位移
n G" v  ̄ A

c 一: —
() 5
Ct O
式 中 : I G” G , 分别 为粘 弹性 材 料 的储 能剪切 模 量 和损耗 剪切 模量 ; , 、 为粘 弹性 阻尼 器 的粘 弹性层 数 ; 为 t
粘弹性层厚度 ; , 为粘弹性层面积 ;O C为激励频率 , 常取结构的第一 自振频率 。
2 实 际工 程 应 用
21 工程 背景 与有 限元模 型建 立 .
厦门市五缘音乐厅为大跨空间桁架体系 , 采用钢管与钢管混凝土组合结构。主跨 2 高度 3 上 3 m, 0 m; 弦杆和下弦杆采用 l2、 5 壁厚 1 m热轧无缝 圆钢管 ; 0 m 腹杆采用 l4、 l 壁厚 6i m热轧无缝 圆钢管 ; f l 柱 采 用 l 0 壁 厚 4 T、 凝 土强 度 等 级 为 C 0的 钢 管 混 凝 土 。结 构 所 在 地 区抗 震 设 防烈 度 为 7 0、 0 0 l混 ml 3 度 ( 1 ) 建筑场地类别为 I类 , 第 组 , I 根据钢结构规范 , 结构整体 阻尼 比为 O 2 . 。利用 S P 00 0 A 2 0 建立有 限元
收 稿 日期 :0 10 .6 2 1-5 1

图 1 Ke i 模 型 ln v
Fi . Kev n m o e g1 li d99 50 )江苏省 自 然科学项 目( K 016 )江苏省普通高校研究生创新 人才培 B 2 103 ;
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尼 器( D) 研究 V D阻尼杆 在桁架 中的最佳位置配置 问题, Ⅶ , E 并推 导阻尼桁架 结构的动力学方程, 结合 VE 的阻尼特 M
性分析结构的动态品质 。最后以一字型桁架为例, V D阻尼被动控制效果进行仿真分析 , 对 E 结果显示在共振区 内桁架
的振 幅衰 减 达 3 5%, 取 得 良好 的控 制 效 果 。 可
s a e a t i l i o tn r b e i eo p c e h o o y P s i e d mp n o t l e h oo r v d sa g o y f r p c e f sal mp r tp o lm n a r s a et c n l g . a sv a i g c n r c r s a o t n l g p o i e o d wa o y
P s i eVi r to n r l fS a eT u sS r cu ewi a sv b ai n Co to p c r s tu t r t o h
Vic ea t mp r s o lsi Da e s c
LI D o g- n xu, LI Wa g , JAN G in- n U n I Ja pig
c n g rto x p e t e c n r l fe to o f u a n a a e a l, h o to i i s n m e c fVED a sv a i g c n r li i lt d Nu rc l e u t h wst a p i e d mp n o to smu ae . me i a s l s o t s s r h
t ea p iห้องสมุดไป่ตู้d f i r t ni h e o a c e i ni a把n a h m l u eo v b i t a o nt er s n er go s t u 把db 5%, dti VE h sag 0 o t l f c . n y3 n a hs D a 0 dc n r e e t o
关键词: 动与波 ; 振 空间桁架结构; 黏弹性阻尼器 ; 最优配置; 被动振动控 制 中圈分类号: H7 3 2 V 1 . T 0 . ; 2 43 6 文献标识码: A D 编码: 0 9 9 .s.0 615 -0 1 4O 1 OI 1. 6 /i n10 —352 1. .1 3 js 0
摘 要: 航天器空 间桁架 结构 在太空特殊物理环境下 的振动控制 问题 是航天技术中的一大难题 , 为探讨阻尼被动
控 制 技 术 的 有 效 程 度 。首 先 从 理 论 上 分析 黏 弹 性 材 料 ( M ) 阻 尼 作 用 机 理 , VE 的 由此 设 计 一 种 双 夹 层 圆柱 式 黏 弹 性 阻
h r ssr tr sa l z d wi t o s rto ft a i g c a a tr t so M . a i g a t s t t i h t e t s t cu ei ay e m e c n i e ai n o e d mp n h r ce s c f B u n h d h ii VE T k n u swi a sr g t r h a
slig hs irt nc n o po l I ip p ̄a obel e l diavsolsc a e ovn iVba o t l rbe nt s ae u l a r yi r l i eat mpr t i or m. h d y c n c c id
2 1年 8 01 月







第4 期
文 章编 号 :0 6 1 5 (0 0 —0 60 10 —3 52 1 )40 4 —5 1
空 间桁 架 结构 采 用黏 弹 性 阻尼 的振 动控 制 技术
李 东旭 , 刘 望 , 蒋建 平
( 国防科学技术大学 航天与材料工程学院,长沙 4 07 103)
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