电涡流调谐质量阻尼器的研究与应用

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随着我国经济的不断发展和城市化建设的不断推进,人行桥的跨度也在偏向大跨度发展,但是跨度增大会带来一个新的问题,那就是会降低其自振频率,使容易在人行载荷的作用下共振,从而使行人感到不舒适,对此加装调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,以下有时简称TMD)来减振则是一项比较科学经济的技术,其中电涡流阻尼器作为调谐质量阻尼器的阻尼部分具有很好的工程应用前景。本文从理论和仿真两个方面对电涡流阻尼器的阻尼特性进行了研究,并推导了调谐质量阻尼器参数设计的理论公式,最后结合实际工程,从经济性角度考虑进行调谐质量阻尼器的参数选择,并以选择出的阻尼参数为结果设计了一款电涡流阻尼器。本文的主要研究内容有:(1)本论文基于分子电流模型和等效磁荷模型对长方体永磁体产生空间磁场分布及有限大导体板在该磁场中运动产生的电流分布和所受电涡流阻尼力等问题进行了公式推导,并结合COMSOL仿真结果与理论计算结果及现有算例仿真结果进行对比,以验证COMSOL仿真的可行性。(2)本论文对某款电涡流阻尼器进行了仿真研究,分析其工作时产生的电涡流阻尼力与不同磁体尺寸、磁体间距、铜块尺寸、铜块间距、磁体座尺寸和铜块安装横竖板尺寸因素影响下的变化关系。(3)本论文对调谐质量阻尼器二自由度系统下PQ定点理论及最优参数设计进行了公式推导,并分别分析了主结构有无阻尼时最优参数设计条件下动力放大系数与不同频率比、质量比和阻尼比的关系。使用有限元分析软件Midas Civil建立某人行桥梁单元模型。选用德国人行桥设计指南EN03和《建筑振动荷载标准》中的人行荷载模型,对人行桥进行动力响应分析,并参考EN03舒适度评价标准进行评价,分析是否需要采取减振措施。在需要减振的情况下采用安装调谐质量阻尼器进行减振控制,并根据最优参数设计公式进行调谐质量阻尼器的参数设计,并分析其减振率与调谐质量阻尼器不同安装位置、刚度、质量、阻尼系数和个数的变化关系,并基于经济性考虑进行较优调谐质量阻尼器的参数选择,最后基于较优阻尼系数参数来进行电涡流阻尼器的设计。
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