基于磁流变弹性体的大变形可调频率调谐质量阻尼器

摘要

调谐质量阻尼器(TMD)作为一种被动减振装置,在工程结构中得到了广泛应用.然而,传统TMD即使在结构自振特性发生微小改变,其减振效果也会迅速下降.磁流变弹性体作为一种新型智能材料,其刚度会随着外加磁场的改变而变化,据此通过改变磁流变弹性体的刚度来调节TMD的自振频率,研发出一种基于磁流变弹性体的可调频率TMD装置.由于磁流变弹性体较小的变形满足不了TMD的大幅振动,本文通过齿轮盘放大了磁流变弹性体的变形从而大大提高了新型可调频率TMD装置的振幅,并对新型装置的力学模型进行了推导.在此基础上,采用Hilbert-Huang变换和随机减量法相结合的方式对受控结构的自振频率进行识别,通过改变外加磁场让新型TMD的频率实时跟踪受控结构的自振频率,达到最优减振效果.最后以某人行天桥为工程背景,完成了可调频率TMD对人行天桥竖向振动的仿真计算,结果显示可调频率TMD相对于传统TMD不会受到结构频率发生变化的影响,具有更宽的减振频带,减振效果更加稳定,同时可调频率TMD同样具有良好的振幅空间.