被动调谐型动力吸振器参数优化研究

摘要

受动力荷载，如地震、强风等的作用时，建筑物发生振动。建筑物过大的振动可能会引起使用者的不适，造成一些仪器无法正常工作，严重时甚至会导致结构破坏。如何减小结构的振动，已经成为土木工程领域的一个研究热点。目前，在实际工程应用中，被动调谐型动力吸振器占了很大比重，因此对其参数优化的研究具有重要的理论意义和实用价值。 本文主要针对被动调谐型动力吸振器中最常见的三类阻尼器：调谐质量阻尼器(TMD)、晃动型调谐液体阻尼器(TLD或TSD)和液柱形调谐液体阻尼器(TLCD)进行了研究，主要内容包括： (1)首先说明了结构振动控制的重要意义，对结构振动控制方法进行了简单介绍，回顾了各种调谐型动力吸振器的发展历史和研究现状。 (2)描述了各种调谐型动力吸振器的力学模型。TMD和TLCD的模型相对来说简单一些，而TLD中水的晃动往往很复杂、具有很强的非线性。通过大量的文献阅读，选取了几种较适合工程优化设计的模型，并根据已有的实验结果，建议了不同模型的适用范围。 (3)回顾了TMD优化的基本思想和方法。基于TLD的一种非线性模型，对影响TLD减振性能的参数进行了优化研究。得到了一些以往基于线性模型的TLD优化无法得到的结论。 (4)本文对非均布多重调谐质量阻尼器的参数优化进行了详细研究。通过求解多目标无约束优化问题，得到了减小主结构最大频域响应的非均布多重调谐质量阻尼器的最优参数。同时给出了结构和阻尼器参数可能存在估计误差时，非均布多重调谐质量阻尼器的设计方法。优化结果表明，最优非均布多重调谐质量阻尼器有效性优于最优均布多重调谐质量阻尼器。而定量考虑估计误差设计出的非均布多重调谐质量阻尼器鲁棒性大大提高，同时证明了该方法的有效性。 (5)利用蚁群优化算法对使用MTMD控制结构多振型响应进行了优化。以一个20层柔性结构为例，给出了不同地震荷载作用下，控制结构各个振型的TMD的最优质量比、最优调频比、最优阻尼比和最优位置。结果表明，蚁群优化算法非常适合求解多振型振动控制时，控制不同振型阻尼器的质量分配优化问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1结构振动控制的重要意义

1.2结构振动控制方法的分类

1.3 TMD研究概况

1.4 TLD研究概况

1.5 TLCD研究概况

1.6本文主要研究内容

2被动调谐型动力吸振器力学模型

2.1引言

2.2阻尼器基本原理与力学模型

2.2.1结构-TMD系统运动方程

2.2.2 TLD力学模型

2.2.3 TLCD和LCVA力学模型

3调谐型动力吸振器优化基本原理

3.1装有DVA结构的运动方程

3.2 TMD优化方法

3.2.1简谐荷载

3.2.2随机荷载

3.3基于非线性模型的TLD参数优化

3.3.1结构-TLD系统动力响应

3.3.2优化过程及结果讨论

3.3.3小结

4非均布多重调谐质量阻尼器参数优化

4.1 MTMD研究概况

4.2结构-MTMD系统力学模型

4.2.1系统运动方程

4.2.2结构响应的动力放大系数

4.2.3 MTMD参数优化

4.3优化结果及讨论

4.3.1最优非均布MTMD的配置

4.3.2非均布与均布MTMD比较

4.3.3参数对最优非均布MTMD配置的影响

4.3.4考虑估计误差的优化结果

4.3.5与等刚度均布MTMD比较

4.4小结

5基于蚁群优化的MTMD结构多阵型控制优化研究

5.1引言

5.2蚁群优化算法简介

5.2.1最大最小蚂蚁系统算法的实现过程

5.2.2本文使用的MMAS系统

5.3 MDOF结构-MTMD系统力学模型

5.4算例及优化结果

5.5小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢