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作者：

付杰

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摘要：

振动问题存在于各类动力学系统中,是系统的固有特性,因而针对振动问题的研究具有普遍意义.各类减振装备从其工作模式(从系统动力学角度)上划分,大致的分为两类:(1)谐振减振方式(Tuned Mass Damper,TMD);(2)隔振方式(Base-Isolation).TMD系统是由弹簧,质量块,阻尼器组成.作为一种被动的减振装置,因其结构简单,安装方便,结构模型多样,减振效果明显,在机械,航天,建筑,土木等众多领域得到广泛应用.本文首先比较与分析针对单自由度主结构在不同激励情况下的单TMD减振.通过序列二次规划优化算法得到了在不同激励(简谐信号,随机信号)下TMD优化参数,并与经典的TMD优化理论进行比较.并使用ANSYS软件对经典模型进行仿真验证,分析主结构以及TMD的动态响应.在此基础上,研究了两类TMD的改进设计方案:累加式TMD以及分布式TMD.通过序列二次规划优化算法得到TMD的优化设计参数,并对其动态响应特性进行比对.结果证明:相较于单TMD设计,累加式TMD以及分布式TMD都可大幅提高减振效果,增加减振带宽,并具有更好的抗干扰能力(设计参数的偏差).同时,针对主结构具有旋转自由度的系统研究了单/多TMD的减振效果,结果显示单TMD针对其设计模态,能够提供良好的减振效果.本文将所建立的分布式TMD结构,扩展至连续体结构.通过哈密尔顿原理建立铁摩辛柯梁与分布式TMD组合结构的偏微分方程,并用有限元方式离散所获得的偏微分方程,得到离散化的动力学模型,通过铁摩辛柯梁本体特征向量分离振动模态,然后使用序列二次规划优化算法得到分布式TMD结构的优化参数.结果显示,所设计的分布式TMD结构能够有效的减小设计所针对的主结构模态的振动,相较于相应的单TMD设计,其同样可大幅提高减振效果,增加减振带宽,并具有更好的抗干扰能力(设计参数的偏差).本文所推导建立的模型与算法分别针对典型的离散系统与连续性系统,相关的设计方案可拓展至不同类型主结构,对针对不同类型主结构的TMD减振设计具有一定的指导与参考意义.

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关键词：

调谐质量阻尼器；铁摩辛柯梁；序列二次规划；有限元法

学位级别：

硕士

DOI：

CNKI:CDMD:2.1017.845072

被引量：

16