塔器阻尼器设计及防振性能研究

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在风力作用下,塔器会产生顺风向和横风向两种振动,当激振频率与塔器的自振频率相同时会使塔器发生共振。为减小共振时所带来的危害,可以采用阻尼器对塔器共振时的振幅进行控制。本文针对阻尼器在塔器防振中的应用开展研究,目的在于设计研究适合塔器应用的阻尼器。本文以无阻尼动力减振器为原理模型,设计了钟摆阻尼器及弹簧阻尼器的结构形式。其中钟摆阻尼器由四个质量摆组成,呈90°角排列在塔体四周;弹簧阻尼器的质量块设计为环形,质量块与塔体直接由弹簧连接,质量块下部有支撑板。根据动力减振器原理及其在高耸结构中的应用,确定两种阻尼器的质量比范围为1/50~1/10。针对设计的钟摆阻尼器及弹簧阻尼器,建立了小试实验模型,并进行了振动测试实验。结果表明,两种阻尼器对系统阻尼比的提高的能力都会随着质量比和安装位置的提升而提高,且弹簧阻尼器的总体防振效果优于钟摆阻尼器。对于钟摆式阻尼器,当阻尼器安装在2/3塔高及以上位置,或是安装在1/2塔高并且质量比大于1/30时,阻尼器均可以起到一定的防振效果。对于弹簧阻尼器,当阻尼器安装在2/3塔高及以上位置,或是安装在1/2塔高并且质量比为1/10时,阻尼器可以起到良好的防振效果。为了进一步分析阻尼器的防振效果,本文还针对两种阻尼器,建立了数值模拟模型,进行了瞬态动力学和谐响应数值模拟分析。结果表明,当安装位置高于2/3塔高时,两种阻尼器均可以起到良好的防振效果。两种阻尼器在总的质量比不变的条件下,阻尼器数量并不影响阻尼器的效果。作为两种阻尼器的改进结构,多频率阻尼器不仅可以有效的减小第一振型的振幅,而且可以有效的避免发生第二振型振幅过大的情况。本文的研究工作为塔器防振中阻尼器的设计与应用提供了参考依据。
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