碰撞TMD力學(xué)模型與減振性能研究.pdf

1、調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)是結(jié)構(gòu)振動控制中應(yīng)用最廣泛的被動控制裝置之一。碰撞式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（pounding tuned mass damper，簡稱PTMD）是一種新型被動減振裝置，在TMD基礎(chǔ)上增加了一個限制TMD位移的擋板，并在擋板和質(zhì)量塊間設(shè)置了一層粘彈性材料，利用慣性力、碰撞力進(jìn)行結(jié)構(gòu)減振。碰撞TMD所需布置空間小，且魯棒性好，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的減振技術(shù)。為了確定碰撞TMD的優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，需要對碰撞TMD的碰撞力模型開展

2、深入研究。在綜述碰撞TMD研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，采用兩種粘彈性材料，針對碰撞TMD的碰撞力模型開展了試驗(yàn)和理論研究，根據(jù)試驗(yàn)得到的碰撞力和縮進(jìn)位移，利用粒子群算法識別了碰撞力模型參數(shù)，并對碰撞TMD在自由振動和受激振動下的減振性能進(jìn)行了分析。主要研究工作包括：
　?。?）介紹了TMD的研究概況和碰撞阻尼器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，明確了論文研究的主要內(nèi)容和意義。根據(jù)幾種常見碰撞模型，討論了近似阻尼常數(shù)表達(dá)式。總結(jié)了粘彈性材料在碰撞過程中的耗能

3、機(jī)理及非線性特征，介紹了彈性后效概念，為深入研究碰撞TMD建立了理論基礎(chǔ)。
　　（2）制作了碰撞TMD的碰撞力試驗(yàn)裝置，針對球面、柱面、平面三種碰撞類型，開展了兩種粘彈性材料與鋼塊間的碰撞試驗(yàn)，獲得了碰撞過程的碰撞力和縮進(jìn)位移時程。研究了循環(huán)次數(shù)、初始釋放距離、材料厚度、不同接觸面等對碰撞力的影響，分析了兩種材料碰撞前后的縮進(jìn)位移與彈性恢復(fù)系數(shù)。
　?。?）基于經(jīng)典Hertz-damp碰撞理論，提出了粘彈性碰撞力學(xué)模型，建立

4、了包括彈性恢復(fù)力和阻尼力的非線性碰撞力方程?；谀芰渴睾阍?，確定了碰撞剛度、非線性指數(shù)和碰撞阻尼系數(shù)的關(guān)系。以碰撞力為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)碰撞試驗(yàn)得到的碰撞力和縮進(jìn)位移，采用智能粒子群算法對碰撞剛度和非線性指數(shù)等參數(shù)進(jìn)行了辨識。對不同工況下的試驗(yàn)值和模型理論計算值進(jìn)行了對比分析。
　?。?）建立了單自由度結(jié)構(gòu)-碰撞TMD系統(tǒng)的運(yùn)動方程，對自由振動、簡諧激勵、隨機(jī)激勵三種條件下TMD、碰撞TMD的減振性能進(jìn)行了仿真分析。同時，對不同粘彈