某教学楼应用阻尼器的抗震性能分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/083248397.html,
某教学楼应用阻尼器的抗震性能分析
作者：徐倩
来源：《建筑与装饰》2016年第06期
摘要传统的抗震结构体系通常是加大结构本身的性能来抵御地震作用，消能减震结构体系是通过给结构添加消能减震装置来耗散地震能量达到抗震目的。黏滞阻尼器具有构造简单、材料经济、环境影响小、便于施工、减震效果明显、对原结构干扰小的优点，目前在很多领域都有应用。
关键词黏滞阻尼器；弹性时程分析；弹塑性时程分析
1 前言
黏滞耗能阻尼器的研发和应用，等于给建筑或桥梁装上了"安全气囊"。在地震来临时，阻尼器最大限度吸收和消耗了地震对建筑结构的冲击能量，大大缓解了地震对建筑结构造成的冲击和破坏。
2 工程概况
小学教学楼2#楼占地1087.68平方米，建筑面积5510.06平方米。本工程抗震设防烈度为8（0.2g），地震分组：第三组，场地类别：Ⅱ类。教学楼的3D模型图如图1所示。
3 确定阻尼器的参数和数量及安装位置和型式
阻尼器的安装位置：楼层平面内的布置遵循“均匀、分散、对称”的原则[1]。阻尼器竖向布置应先对非减震结构进行计算分析，确定层间位移角最大楼层，将阻尼器安装在此楼层处，安装数量根据具体情况而定，然后再对安装了阻尼器的结构进行分析，再将阻尼器安装到此时层间位移角最大楼层，如此循环直到将所有阻尼器安装完毕[2-3]。阻尼器连接单元在模型中的模拟形式如下图2所示，表1 黏滞阻尼器技术参数及布置表：
4 结构弹性时程分析
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[4]5.1.2条规定，采用5条天然波2条人工波《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[4]5.1.2条规定，采用5条天然波2条人工波
在表2和图3.
在ETABS分析中，弹性时程分析采用软件所提供的快速非线性分析（FNA）方法，得出层间位移角表3 。
阻尼器用在哪里
阻尼器用在哪里 阻尼器，是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。利用阻尼来吸能减震不是什么新技术，在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器（或减震器）来减振消能。从二十世纪七十年代后，人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中，其发展十分迅速。特别是有五十多年历史的液压粘滞阻尼器，在美国被结构工程界接受以前，经历了一个大量实验，严格审查，反复论证，特别是地震考验的漫长过程。 1、在航天、航空、军工、机械等行业中广泛应用，有着几十年成功应用的历史。 ·上世纪80年代开始在美国东西两个地震研究中心等单位作了大量试验研究，发表了几十篇有关论文 ·90年代，美国国家科学基金会和土木工程学会等单位组织了两次大型联合，由第三者作出的对比试验，给出了权威性的试验报告，供教授和工程师们参考 ·在肯定以上成果的基础上被几乎各有关机构，规范审查，肯定并规定了应用办法
·管理部门通过，带来了上百个结构工程实际应用。这些结构工程，成功地经历了地震、大风等灾害考验，十分成功。 2、仓储货架编辑 在重力式货架仓储中，由于货物受到重力影响，在倾斜的仓储滑道中做加速运动，如果任其自由运动， 货物撞击货架，可能会引起货物损坏，操作人员安全隐患以及货架整体结构的损毁。而阻尼器在其中起了非常重要的作用。重力式货架中的阻尼器，又称减速器，主要用于消除重力式货架中货物产生的重力加速度，从而使得货物能够平稳，缓慢的沿轨道下滑，消除安全隐患。保证货物及操作人员的安全性。其中阻尼可分为外置式和内置式。 3、液压阻尼器是一种对速度反应灵敏的振动控制装置； 液压阻尼器主要适用于核电厂、火电厂、化工厂、钢铁厂等的管道及设备的抗振动。常用于控制冲击性的流体振动（如主汽门快速关闭、安全阀排放、水锤、破管等冲击激扰）和地震激扰的管系振动； 液阻尼器对低幅高频或高幅低频的振动不能有效地控
某教学楼应用阻尼器的抗震性能分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/083248397.html, 某教学楼应用阻尼器的抗震性能分析 作者：徐倩 来源：《建筑与装饰》2016年第06期 摘要传统的抗震结构体系通常是加大结构本身的性能来抵御地震作用，消能减震结构体系是通过给结构添加消能减震装置来耗散地震能量达到抗震目的。黏滞阻尼器具有构造简单、材料经济、环境影响小、便于施工、减震效果明显、对原结构干扰小的优点，目前在很多领域都有应用。 关键词黏滞阻尼器；弹性时程分析；弹塑性时程分析 1 前言 黏滞耗能阻尼器的研发和应用，等于给建筑或桥梁装上了"安全气囊"。在地震来临时，阻尼器最大限度吸收和消耗了地震对建筑结构的冲击能量，大大缓解了地震对建筑结构造成的冲击和破坏。 2 工程概况 小学教学楼2#楼占地1087.68平方米，建筑面积5510.06平方米。本工程抗震设防烈度为8（0.2g），地震分组：第三组，场地类别：Ⅱ类。教学楼的3D模型图如图1所示。 3 确定阻尼器的参数和数量及安装位置和型式 阻尼器的安装位置：楼层平面内的布置遵循“均匀、分散、对称”的原则[1]。阻尼器竖向布置应先对非减震结构进行计算分析，确定层间位移角最大楼层，将阻尼器安装在此楼层处，安装数量根据具体情况而定，然后再对安装了阻尼器的结构进行分析，再将阻尼器安装到此时层间位移角最大楼层，如此循环直到将所有阻尼器安装完毕[2-3]。阻尼器连接单元在模型中的模拟形式如下图2所示，表1 黏滞阻尼器技术参数及布置表： 4 结构弹性时程分析 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[4]5.1.2条规定，采用5条天然波2条人工波《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[4]5.1.2条规定，采用5条天然波2条人工波 在表2和图3. 在ETABS分析中，弹性时程分析采用软件所提供的快速非线性分析（FNA）方法，得出层间位移角表3 。
二阶弹簧-阻尼系统PID控制器参数整定
《控制系统仿真与CAD》大作业 二阶弹簧—阻尼系统的PID控制器设计及参数整定 学校：上海海事大学 学院：物流工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电气173班 学号：************ 姓名：李** 老师：** 时间：2020年6月13日
1. 题目与要求 考虑弹簧－阻尼系统如图1所示，其被控对象为二阶环节，传递函数()G s 如下，参数为M=1kg ，b=2N.s/m ，k=25N/m ，()1F s =。设计要求：用.m 文件和simulink 模型完成。 图 1 弹簧--阻尼系统 （1）控制器为P 控制器时，改变比例系数大小，分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。 （2）控制器为PI 控制器时，改变积分系数大小，分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。(例如当Kp=50时，改变积分系数大小) （3）设计PID 控制器，选定合适的控制器参数，使闭环系统阶跃响应曲线的超调量σ%<20%，过渡过程时间Ts<2s, 并绘制相应曲线。 2. 分析： （1）根据受力分析可得系统合力与位移之间微分方程： F kx x b x M =++&&& （2）对上得微分方程进行拉普拉斯变换，转化后的系统开环传递函数： 25211)()()(22++= ++== s s k bs Ms s F s X s G （3）系统输入为力R(S)=F(S),系统输出C(S)为位移X(S),系统框图如下： 图 2 闭环控制系统结构图 3. 控制器为P 控制器时： 控制器的传递函数p p K s G =)(，分别取p K 为1,10,20,30,40,50,60,70,80， （1）simulink 构建仿真模型如图3，文件名为：P_ctrl ；
在世界桥梁工程的阻尼器
https://www.360docs.net/doc/083248397.html,/chinese/kangzhen/qitai/anzhuangfangshi.htm 在世界桥梁工程中遇到的桥上应用到的阻尼器有以下几种： ?锁定装置 ?液体粘滞阻尼器 ?熔断阻尼器 ?限位阻尼器 ?摩擦型液体粘滞阻尼器 ?支座式金属屈服阻尼器 前面五种都是主活塞形式的阻尼器。粘滞锁定阻尼器和粘滞阻尼器是最常用的阻尼器，这两种结构可能是完全相同，仅硅油（或胶泥）流动的小孔大小不同，粘滞锁定阻尼器仅是粘滞阻尼器的一种特例。熔断阻尼器和限位阻尼器是实际工程发展出的液体粘滞阻尼器的最新产品。摩擦型液体粘滞阻尼器是最近几年在国内外有的公司生产的一种阻尼器，如果真有需要，泰勒公司可以生产，但并不推荐。支座式金属屈服阻尼器不是本文的内容，我们不作讨论。 锁定（Lock-up）装置（Lock-Up Device (LUD), or Shock Transmission Unit (STU)） Lock-Up 装置，见图4-1，它是一种类似速度开关的限位装置，当桥梁运动到某一速度时启动。锁定装置两个安置点间的相对位移。它的工作原理就像汽车上的安全带。在慢速运动中它不限制。在急速运动中会起到制动作用。这种装置不能耗散能量。用在大桥上的锁定装置，在温度和正常活荷载下可以自由变形，但对于中小地震荷载、较大的风荷载带来的桥梁各部分间的运动和碰撞，可有效地起到减少、转移和限制作用。 图4-1泰勒公司生产的680 吨大型锁定装置及桥上的安装 液体粘滞阻尼器（Liquid Viscous Damper） 在本文的前述文章―结构工程中应用的泰勒公司液体粘滞阻尼器‖中我们已经全面的介绍了液体粘滞阻尼器。他是我们介绍的基本产品，也是要推荐的主要产品。它是个需要并且能够精确计算的定量化的产品，绝不仅是一个定性化的减振器。
二阶弹簧—阻尼系统,PID控制器设计,参数整定
二阶弹簧—阻尼系统的PID控制器设计及参数整定
一、PID 控制的应用研究现状综述 PID 控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制 的调节器）自20世纪30年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。它的结构简单，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验。特别是在工业过程控制中，由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。在应用计算机实现控制的系统中，PID 很容易通过编制计算机语言实现。由于软件系统的灵活性，PID 算法可以得到修正和完善，从而使数字PID 具有很大的灵活性和适用性。 二、研究原理 比例控制器的传递函数为：()P P G s K = 积分控制器的传递函数为：11()PI P I G s K T s =+ ? 微分控制器的传递函数为：11 ()PID P D I G s K T s T s =+ ?+? 三、设计题目 设计控制器并给出每种控制器控制的仿真结果（被控对象为二阶环节，传递 函数()G S ，参数为M=1 kg, b=2 N.s/m, k=25 N/m, F(S)=1）；系统示意图如图1所示。
图1 弹簧-阻尼系统示意图 弹簧－阻尼系统的微分方程和传递函数为： F kx x b x M =++ 25 21 1)()()(22++= ++== s s k bs Ms s F s X s G 四、设计要求 通过使用MATLAB 对二阶弹簧——阻尼系统的控制器（分别使用P 、PI 、PID 控制器）设计及其参数整定，定量分析比例系数、积分时间与微分时间对系统性能的影响。同时、掌握MATLAB 语言的基本知识进行控制系统仿真和辅助设计，学会运用SIMULINK 对系统进行仿真，掌握PID 控制器参数的设计。 （1）控制器为P 控制器时，改变比例带或比例系数大小，分析对系统性能的影响并绘制响应曲线。 （2）控制器为PI 控制器时，改变积分时间常数大小，分析对系统性能的影响并绘制相应曲线。（当kp=50时，改变积分时间常数）
二阶弹簧阻尼系统ID控制器设计参数整定
二阶弹簧阻尼系统I D控制器设计参数整定 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
二阶弹簧—阻尼系统的PID 控制器设计及参数整定 一、PID 控制的应用研究现状综述 PID 控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制的调节器）自20世纪30年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。它的结构简单，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验。特别是在工业过程控制中，由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。在应用计算机实现控制的系统中，PID 很容易通过编制计算机语言实现。由于软件系统的灵活性，PID 算法可以得到修正和完善，从而使数字PID 具有很大的灵活性和适用性。 二、研究原理 比例控制器的传递函数为： ()P P G s K = 积分控制器的传递函数为： 11()PI P I G s K T s =+? 微分控制器的传递函数为： 11()PID P D I G s K T s T s =+?+? 三、设计题目 设计控制器并给出每种控制器控制的仿真结果（被控对象为二阶环节，传递 函数()G S ，参数为M=1 kg, b=2 m, k=25 N/m, F(S)=1）；系统示意图如图1所示。 图1 弹簧-阻尼系统示意图 弹簧－阻尼系统的微分方程和传递函数为： 四、设计要求
通过使用MATLAB 对二阶弹簧——阻尼系统的控制器（分别使用P 、PI 、PID 控制器）设计及其参数整定，定量分析比例系数、积分时间与微分时间对系统性能的影响。同时、掌握MATLAB 语言的基本知识进行控制系统仿真和辅助设计，学会运用SIMULINK 对系统进行仿真，掌握PID 控制器参数的设计。 （1）控制器为P 控制器时，改变比例带或比例系数大小，分析对系统性能的影响并绘制响应曲线。 （2）控制器为PI 控制器时，改变积分时间常数大小，分析对系统性能的影响并绘制相应曲线。（当kp=50时，改变积分时间常数） （3）设计PID 控制器，选定合适的控制器参数，使阶跃响应曲线的超调量%20%σ<，过渡过程时间2s t s <，并绘制相应曲线。 图2 闭环控制系统结构图 五、设计内容 （1）P 控制器：P 控制器的传递函数为： ()P P G s K =（分别取比例系数K 等于1、10、30和50，得图所示） Scope 输出波形： 仿真结果表明：随着Kp 值的增大，系统响应超调量加大，动作灵敏，系统的响应速度加快。Kp 偏大，则振荡次数加多，调节时间加长。随着Kp 增大，系统的稳态误差减小，调节应精度越高，但是系统容易产生超调，并且加大Kp 只能减小稳态误差，却不能消除稳态误差。 （2）PI 控制器：PI 控制器的传递函数为： 11()PI P I G s K T s =+? （K=50， 分别取积分时间Ti 等于10、1和得图所示）
液压阻尼器工作原理
液压阻尼器是上世纪70年代发展起来的一种对速度反应灵敏的减振装置，它借助特殊结构阀门控制液压缸活塞移动以抑制管道或设备周期性载荷和冲击载荷影响。其主要用于防止管道或设备因地震、水锤、汽锤、风载、安全阀排汽及其它冲击载荷所造成的破坏。 液压阻尼器的工作过程可以用“刚柔相济”来描述，在管道或设备正常热膨胀时能随之缓慢移动，此时其几乎没有阻尼力，此时表现为“柔”；在载荷瞬变时液压阻尼器的阀门被激活，此时其产生出与振动力同样大小的反向阻力，扼制管道或设备产生较大的振动，减少振幅，从而起到保护管道或设备的作用，此时表现为“刚”。 液压阻尼器是一种速度敏感性的装置。当由力所引起的运动超过允许速度时，阻尼器将锁定、带载，并将速度限制在一个叫做闭锁后速度或渗漏率(bleed rate)的速度值。因此，测试液压阻尼器时，所感兴趣的参数如下：为额定载荷下的闭锁速度(lock-up velocity)、闭锁后速度或渗漏率、等值弹簧刚度(Stiffness)。 ?正常工况下活塞杆速度V＜闭锁速度V闭，对管道的作用力很小，f低≤ 1~2％FN； ?当发生瞬间冲击载荷时，V增大达到V闭时，液压油推动阀芯，使阀芯克服弹簧力关闭，液压油只能从阻尼小孔（节流阀）流过，形成阻尼力FN，使阻尼器闭锁。从而实现减振、抗振动的目的。 ?对于抗安全阀排汽型阻尼器，由于阀芯不设阻尼小孔，液压介质无法流动，因此，闭锁后速度V闭后=0。从而实现阻尼器对管道的持续拉力。 液压阻尼器的应用场合 液压阻尼器可广泛应用于核电、火电、钢铁、石化等各行业。液压阻尼器可以保护的对象，常见的有：管道系统、主泵、重要的阀、重要压力容器、汽轮机、主承梁等。 液压阻尼器可保护设备免受以下工况事故的破坏： 内部工况事故： 水锤、汽锤 安全阀排汽 主汽门快速关闭 锅炉爆炸 破管等 外部工况事故：
脉冲阻尼器原理及选型
脉动阻尼器 脉动阻尼器是一种用于消除管道内液体压力脉动或者流量脉动的压力容器。可起到稳定流体压力和流量、消除管道振动、保护下游仪表和设备、增加泵容积效率等作用。 脉动阻尼器的原理主要有两种。 1.气囊式：利用气囊中惰性压缩气体的收缩和膨胀来吸收液体的压力或者流量脉动， 此类脉动阻尼器适用于脉动频率小于7Hz的应用，因为如果频率太高则膜片或气囊来不及响应，起不到消除脉动的效果； 2.无移动部件式：利用固体介质直接拦截流体从而达到缓冲压力脉动或流量脉动的效果，此类脉动阻尼器适用于高频脉动的应用。 脉动阻尼器分类： 1.按照缓冲介质分类： 分为压缩惰性气体缓冲式和无移动部件式，其中压缩惰性气体缓冲式又分为膜片式和气囊式等，无移动部件式分为金属结构式和陶瓷结构式等： 分为三元乙丙橡胶、丁纳橡胶、氟橡胶、聚四氟、金属、陶瓷等内部材质类型； 分为单孔式和双孔式； 分为直通式和非直通式； 消除管道振动；减小压力脉动；减小流量浮动；保护下游仪器和设备；装在泵的前端，增加泵的容积效率，提高输出功率。 选择适合的脉动阻尼器，应首先根据现场实际情况和工艺要求确定所需达到的脉动消除率指标，然后根据此技术指标进行定量选型。 准确的脉动阻尼器选型应根据流量、压力、泵类型、泵转速、泵缸数、泵相位差（多级泵）、脉动消除率、应用目的、管道流体成分、管道流体密度、管道流体粘度、管道流体温度等参数综合计算和分析后确定。 通过以上参数，关键需要计算出流体的脉冲量（即1次脉冲所输送的液体体积）和脉动频率。再结合脉动消除率指标，即可初步计算出所需要的脉动阻尼器类型和容积。
例如，要求残余脉动控制在10%以内、脉冲量为1升/次、脉动频率为2次/秒，则脉动阻尼器可选用膜片式或气囊式，容积至少为10升。 根据客户不同的实际应用，最高可以达到99.9%以上的脉动消除率，即残余脉动控制在0.1%以内。 例如：用于消除管道振动推荐残余压力脉动控制在3%以内； 用于保证涡街流量计精度则推荐残余流量脉动控制在0.75%以内。 脉动阻尼器是一种压力容器，由于材料、制造技术及实际应用的限制，脉动阻尼器一般承压在500公斤/平方厘米左右（特殊应用也可以更高），耐温大约数百摄氏度。
二阶弹簧—阻尼系统,PID控制器设计,参数整定
*** 二阶弹簧—阻尼系统的PID控制器设计及参数整定
一、PID 控制的应用研究现状综述 PID 控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制的调节器）自20 世纪30 年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。它的结构简单，参数易于调整， 在长期应用中已积累了丰富的经验。特别是在工业过程控制中， 由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。在应用计算机实现控制的系统中，PID 很容易通过编制计算机语言实现。由于软件系统的灵活性，PID 算法可以得到修正和完善，从而使数字PID 具有很大的灵活性和适用性。 二、研究原理 比例控制器的传递函数为：G (s) K P P G (s) K PI P 1 1 T s I 积分控制器的传递函数为： 1 1 G (s) K T s PID P D T s I 微分控制器的传递函数为： 三、设计题目 设计控制器并给出每种控制器控制的仿真结果（被控对象为二阶环节，传递函数G S ，参数为M=1 kg, b=2 N.s/m, k=25 N/m, F(S)=1 ）；系统示意图如图 1 所示。
图1 弹簧-阻尼系统示意图弹簧－阻尼系统的微分方程和传递函数为：M x bx kx F G( s) X F ( ( s) s) Ms 1 1 2 bs k s2 s 2 25 四、设计要求 通过使用MATLAB 对二阶弹簧——阻尼系统的控制器（分别使用P、PI、PID 控制器）设计及其参数整定，定量 分析比例系数、积分时间与微分时间对系统性能的影响。同 时、掌握MATLAB 语言的基本知识进行控制系统仿真和辅 助设计，学会运用SIMULINK 对系统进行仿真，掌握PID 控制器参数的设计。 （1）控制器为P 控制器时，改变比例带或比例系数大小，分析对系统性能的影响并绘制响应曲线。 （2）控制器为PI 控制器时，改变积分时间常数大小， 分析对系统性能的影响并绘制相应曲线。（当kp=50 时，改变积分时间常数）
调谐高质量阻尼器(TMD)在高层抗震中地应用
调谐质量阻尼器（TMD）在高层抗震中的应用 摘要：随着经济的发展，高层建筑大量涌现，TMD系统被广泛应用。越来越多的学者对TMD系统进行研究和改进。本文介绍了TMD系统的基本工作原理，总结了其各种新形式，分析了它的研究现状，并指出了两个新的研究方向等。 关键词：TMD系统高层建筑抗震原理发展应用 The use of the tuned mass damper in the seismic resistance of the high-rise building Abstract：With the economic development, the high-rise buildings spring up, then, the tuned mass dampers are extensively used. More and more scholars research and improve the tuned mass damper. This thesis introduces the operating principle of the tuned mass damper，summarizes many new forms of the tuned mass damper, analyzes its research status and even points out two new research directions. Keyword: the tuned mass damper the high-rise building seismic resistance principle development use 1.引言 随着社会经济的快速发展，城市人口密度不断增长，城市建筑用地日益紧张，高层建筑成为城市化发展的必然趋势[1-3]。高层及超高层建筑的不断涌现，加上建筑物的高度和高宽比的增加以及轻质高强材料的应用，导致结构刚度和阻尼不断下降。建筑物在强风或地震等激励作用下的动力反应强烈，难以满足建筑结构安全性、舒适性和使用性的要求。传统的采用提高结构强度和刚度来抗风抗震的设计方法，存在着一定的弊端[1]：（１）经济性差；（２）安全性难以保证。这主
弹簧 质量 阻尼系统的建模与控制系统设计
分数: ___________ 任课教师签字：___________ 华北电力大学研究生结课作业 学年学期：第一学年第一学期 课程名称：线性系统理论 学生姓名： 学号：
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弹簧-质量-阻尼系统的建模与控制系统设计 1 研究背景及意义 弹簧、阻尼器、质量块是组成机械系统的理想元件。由它们组成的弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统，在生活中具有相当广泛的用途，缓冲器就是其中的一种。缓冲装置是吸收和耗散过程产生能量的主要部件，其吸收耗散能量的能力大小直接关系到系统的安全与稳定。缓冲器在生活中处处可见，例如我们的汽车减震装置和用来消耗碰撞能量的缓冲器，其缓冲系统的性能直接影响着汽车的稳定与驾驶员安全；另外，天宫一号在太空实现交会对接时缓冲系统的稳定与否直接影响着交会对接的成功。因此，对弹簧-质量-阻尼系统的研究有着非常深的现实意义。 2 弹簧-质量-阻尼模型 数学模型是定量地描述系统的动态特性，揭示系统的结构、参数与动态特性之间关系的数学表达式。其中，微分方程是基本的数学模型，不论是机械的、液压的、电气的或热力学的系统等都可以用微分方程来描述。微分方程的解就是系统在输入作用下的输出响应。所以，建立数学模型是研究系统、预测其动态响应的前提。通常情况下，列写机械振动系统的微分方程都是应用力学中的牛顿定律、质量守恒定律等。 弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统。机械系统如图所示，
图2-1弹簧-质量-阻尼系统机械结构简图 其中、表示小车的质量，表示缓冲器的粘滞摩擦系数，表示弹簧的弹性系数，表示小车所受的外力，是系统的输入即,表示小车的位移，是系统的输出，即，i=1,2。设缓冲器的摩擦力与活塞的速度成正比，其中，， ，，，。系统的建立 由图，根据牛顿第二定律，分别分析两个小车的受力情况，建立系统的动力学模型如下： 对有： 对有：
(完整word版)建筑消能减震-阻尼器
一、消能减震结构的发展与应用： 利用阻尼器来消能减震并不是什么新技术，在航天航空、军工枪炮等行业中早已得到应用。从20世纪70年代后，人们开始逐步地把这些技术专用到建筑、桥梁、铁路等工程中。 在美国，20世纪80年代开始，美国东西两个地震研究中心等单位做了大量试验研究，发表了几十篇有关论文。90年代美国科学基金会和土木工程协会组织了两次大型联合，给出了权威性的试验报告，供工程师参考。 在我国，1997年，沈阳市政府大楼的抗震加固中首次采用了摩擦耗能装置，其后北京饭店、北京火车站和北京展览馆等多座建筑中应用消能减震技术。 在日本，目前已有超过100多栋的建筑物采用消能减震技术。 现代高层建筑日益增多，结构受地震和风振影响十分明显，减小结构所受的地震和风振反应，成为结构设计的一个重要方面。消能减震阻尼器，通过增加结构阻尼，耗散结构的振动能量来达到减小结构所受振动。 （1）“阻尼”是指任何振动系统在振动中，由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性，以此一特性的 量化表征。 （2）《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中： 2.1.1 高层建筑：10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅 建筑和房屋高度大于24米的其他高层民用建筑。
（3）《民用建筑设计通则》GB50352-2005中： 3.1.2建筑高度大于1OOm的民用建筑为超高层建筑。 二、阻尼器耗能减震原理： 耗能减震的原理可以从能量的角度来描述。 传统结构：Ei =Er+Ed+Es 耗能结构：Ei =Er+Ed+Es+Ea Ei为地震时输入结构的总能量； Er为结构在地震过程中存储的动能和弹性应变能； Ed为结构本身阻尼消耗的能量； Es为结构产生弹塑性变形吸收的能量； Ea为耗能装置消耗的能量； （其中Er为能量转换，并不是能量的消耗。） （1）传统结构中： 构件在利用其自身弹塑性变形消耗地震能量的同时，构件本身将遭到损伤甚至破坏。 （2）在消能减震结构中： 耗能（阻尼）装置在主体结构进入耗能状态前率先进入耗能工作状态，耗散大量输入结构体系的地震、风振能量，则结构本身需消耗的能量很少，主体结构反应将大大减小，从而有效地保护了主体结构，使其不再受到损伤或破坏。 三、阻尼器的种类： 阻尼器种类繁多，我国将其分为位移相关型和速度相关型。
阻尼器
粘滞阻尼器Viscous Damper 一、粘滞阻尼器的基本构造 粘滞阻尼器（或称油阻尼器）的原理与构造如右图所示。我们知道，用水枪喷水时，如果要使水流越快或水的出口越小，需要的力也越强。油阻尼器就是运用了这一原理。一般的油阻尼器用钢制的油缸与活塞代替水枪筒与压杆。并在活塞上设置细小的油孔，代替水的出口。当油体通过狭小的阻尼孔时，阻尼器吸收的能量通过流体抵抗转换为热能。 当油体通过的阻尼孔直径一定时，油阻尼器的抵抗 中文名称：阻尼器 英文名称：damper 定义：利用航空器角速度反馈系统增强角运动阻尼的自动装置。 应用学科：航空科技（一级学科）；飞行控制、导航、显示、控制和记录系统（二级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 求助编辑百科名片 阻尼器 阻尼器，是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。利用阻尼来吸能减震不是什么新技术，在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器（或减震器）来减振消能。从二十世纪七十年代后，人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中，其发展十分迅速。特别是有五十多年历史的液压粘滞阻尼器，在美国被结构工程界接受以前，经历了一个大量实验，严格审查，反复论证，特别是地震考验的漫长过程。
目录 概述 发展过程 仓储货架 工程结构 分类 展开 概述 发展过程 仓储货架 工程结构 分类 展开 编辑本段概述 瑞安立奇气弹簧基本概念 大家知道，使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用，我们称之为阻尼。而安置在结构系统上的“特殊”构件可以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置，我们称为阻尼器。 编辑本段发展过程 ·在航天、航空、军工、机械等行业中广泛应用，几十年成功应用的历史 ·上世纪80年代开始在美国东西两个地震研究中心等单位作了大量试验研 究，发表了几十篇有关论文 ·90年代，美国国家科学基金会和土木工程学会等单位组织了两次大型联合，由第三者作出的对比试验，给出了权威性的试验报告，供教授和工程师们参考
耗能阻尼器的减振及其在实际工程中的应用
耗能阻尼器的减振及其在实际工程中的应用 摘要：本文介绍了多种阻尼器的力学性能和其优缺点，为不同环境下选用合适的阻尼器减震装置提供方便。 关键词：耗能减震阻尼器工程应用 从动力学观点看，耗能装置的作用相当于增大结构的阻尼，从而减小结构的反应。由于其装置简单、材料经济、减振效果好、使用范围广等特点，在实际结构控制中具有广泛的应用前景。耗能减震装置的种类繁多，其常用的主要有：金属耗能阻尼器、摩擦耗能阻尼器、粘弹性阻尼器和粘滞阻尼器。 1金属耗能阻尼器 金属耗能阻尼器是利用金属不同形式的弹性滞回变形来消耗能量。由于金属在进入塑性状态后具有良好的滞回特性，并在弹塑性滞回变形过程中吸收大量能量，因而被用来制造不同类型和构造的耗能减震器。目前已开发和利用的主要有：扭转梁耗能器、弯曲梁耗能器、U行钢板耗能器、钢棒耗能器、圆环耗能器、双圆环耗能器、加劲圆环耗能器、X型和三角形耗能器等。 金属耗能阻尼器在实际工程中的应用：金属耗能阻尼器中的无粘结支撑在日本、台湾和美国都得到推广应用【1】。低屈服点钢耗能器、蜂窝状耗能器在日本多栋建筑中得到应用【2】。台湾金华休闲购物中心。本工程采用三角形加劲耗能装置，共270组。在地震(PGA=0．39)作用下，最大层间位移也未超过规范规定的0．014rad。潮汕星河大厦。大厦为地下一层，地上原设计为22层。后来在施工过程中业主要求增加3层。为了使加层后的结构满足抗震设防要求，安装了28组耗能阻尼器。装上阻尼器后，在大震作用下，结构的顶层位移和层间位移角均满足要求。2000年建成的日本新住友医院，采用低屈服点剪切板耗能器进行结构减震控制。结构在短边方向采用低屈服点剪切板耗能器，采用附加短柱的形式布置。在加入耗能器后，结构的层间位移减小30％，控制效果明显。 2摩擦阻尼器 摩擦阻尼器是应用较早和较广泛的阻尼器之一。摩擦阻尼器是一种位移相关型的阻尼器，它是利用两块固体之间相对滑动产生的摩擦力来耗散能量。其基本理论是建立在以下假设的基础上： (1)总的摩擦力不依赖于物体接触面的面积； (2)总的摩擦力与在接触面上的总的法向力成比例；
二阶弹簧—阻尼系统PID控制器设计参数整定
二阶弹簧—阻尼系统P I D控制器设计参数整 定 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
二阶弹簧—阻尼系统的PID控制器设计及参数整定 一、PID控制的应用研究现状综述 PID控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制的调节器）自20世纪30年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。它的结构简单，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验。特别是在工业过程控制中，由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。在应用计算机实现控制的系统中，PID很容易通过编制计算机语言实现。由于软件系统的灵活性，PID算法可以得到修正和完善，从而使数字PID具有很大的灵活性和适用性。 二、研究原理 比例控制器的传递函数为： () P P G s K = 积分控制器的传递函数为： 11 () PI P I G s K T s =+? 微分控制器的传递函数为： 11 () PID P D I G s K T s T s =+?+? 三、设计题目 设计控制器并给出每种控制器控制的仿真结果（被控对象为二阶环节，传递函数() G S，参数为M=1 kg, b=2 N.s/m, k=25 N/m, F(S)=1）；系统示意图如图1所示。 图1 弹簧-阻尼系统示意图 弹簧－阻尼系统的微分方程和传递函数为： 四、设计要求
通过使用MATLAB 对二阶弹簧——阻尼系统的控制器（分别使用P 、PI 、PID 控制器）设计及其参数整定，定量分析比例系数、积分时间与微分时间对系统性能的影响。同时、掌握MATLAB 语言的基本知识进行控制系统仿真和辅助设计，学会运用SIMULINK 对系统进行仿真，掌握PID 控制器参数的设计。 （1）控制器为P 控制器时，改变比例带或比例系数大小，分析对系统性能的影响并绘制响应曲线。 （2）控制器为PI 控制器时，改变积分时间常数大小，分析对系统性能的影响并绘制相应曲线。（当kp=50时，改变积分时间常数） （3）设计PID 控制器，选定合适的控制器参数，使阶跃响应曲线的超调量%20%σ<，过渡过程时间2s t s <，并绘制相应曲线。 图2 闭环控制系统结构图 五、设计内容 （1）P 控制器：P 控制器的传递函数为： ()P P G s K =（分别取比例系数K 等于 1、10、30和50，得图所示） Scope 输出波形： 仿真结果表明：随着Kp 值的增大，系统响应超调量加大，动作灵敏，系统的响应速度加快。Kp 偏大，则振荡次数加多，调节时间加长。随着Kp 增大，系统的稳态误差减小，调节应精度越高，但是系统容易产生超调，并且加大Kp 只能减小稳态误差，却不能消除稳态误差。 （2）PI 控制器：PI 控制器的传递函数为： 11()PI P I G s K T s =+? （K=50， 分别取积分时间Ti 等于10、1和0.1得图所示） Scope 输出波形：
阻尼器在结构抗震中的应用
阻尼器在结构抗震中的应用研究 摘要：本文介绍了结构抗震控制理论及主要控制形式，阐述了粘弹性阻尼器的耗能减震原理和有限元计算算模型，并且运用midas软件对一五层钢筋混凝土框架结构设置粘弹性阻尼器前后进行模拟分析，通过对其动力性能进行对比，对抗震性能进行了评估，为粘弹性阻尼器在结构抗震中的应用提供参考。 关键词：阻尼器 ;抗震; 控制 abstract: this paper introduces the structural seismic control theory and control form, elaborated the viscoelastic damper energy dissipation principle and finite element calculation model, and use midas software to one five storey reinforced concrete frame structure with viscoelastic dampers and simulation analysis, based on its dynamic performance are compared, the seismic performance is evaluated, for viscoelastic dampers for seismic application provides the reference. key words: damper; seismic; control 中图分类号：tu352.1+1文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012） 1 前言 地震是危及人民生命和财产的突发式自然灾害。因此，结构控制在结构工程中的应用越来越重要。结构振动控制（简称为结构控
粘滞阻尼器在斜拉桥减震设计中的应用
粘滞阻尼器在斜拉桥减震设计中的应用 胡庆安朱浩郭彬刘健新 (长安大学公路学院, 西安710064) 摘要: 本文介绍了斜拉桥减震设计的思想以及粘滞阻尼器在斜拉桥减震设计中的应用，并以一座斜拉桥为例，在相同的地震波作用下，对飘浮体系、弹性约束体系和加粘滞阻尼器的半漂浮体系分别进行时程分析，比较了三种体系梁端及桥塔的水平位移，水平惯性力，桥塔的受力情况。研究表明：粘滞阻尼器能够改善斜拉桥的动力特性，不仅使得结构的位移和受力都是最小，而且提高了斜拉桥的抗震能力和耐久性，这种体系最能符合斜拉桥的减震设计思想。 关键词：粘滞阻尼器；斜拉桥；减震设计；时程分析 Application of the viscous damper to the aseismatic design of cable-stayed bridge Hu Qing’an Zhu Hao Guo Bin Liu Jianxin (Highway college, Chang’an University, Xi’an 710064 ) Abstract: This text introduced the aseismatic design of cable-stayed bridge and the applying of the viscous dampers to the aseismatic design of cable-stayed bridge. And based on an example, under same seismic excitation, time-history analysis was used to several structural systems, the floating system, elastic restriction system and the half-floating system with the viscous dampers, and the horizontal displacement, the inertial force and the stress of the bridge tower of these systems were compared. The research shows that the viscous dampers can mend the dynamical characteristic of cable-stayed bridge system, by this it can not only minimize both the displacement and stress of this system ,but also improve the aseismatic capability and wear of the bridge, so this kind of system can accord with the idea of the aseismatic design most. Key words: viscous damper; cable-stayed bridge; aseismatic design; time-history analysis 由于斜拉桥的地震惯性力主要集中在桥面系，而地震惯性力是通过斜拉索和支座分别传递给桥塔、边墩，再由桥塔、边墩传递给基础承受。通过大量的分析、研究表明：在斜拉桥的主梁与桥塔联结处以及墩台顶部合理地安装减震、耗能装置，不仅可以保证斜拉桥在地震作用下通过这些装置耗散地震能量，更重要的是还可以改变结构的动力特性，从而减小结构的地震响应。 斜拉桥的整体抗震性能一般从两个方面进行评价，即内力和位移。减震设计思想是，在地震作用下,斜拉桥的内力和位移都是越小越好。但通常情况下这两个方面往往是相互矛盾的。要使得内力反应小，往往要付出较大位移作为代价,反之也一样。不同结构体系的斜拉桥，由于梁、塔、索的结合方式不同,体系的刚度也不同，则桥梁的位移也不同。对于飘浮体系，其刚度小，周期长，位移却很大；对于塔梁间有弹性约束的体系，随着弹性约束刚度增大，体系的整体刚度增大，周期将随之减小，桥梁的位移也将减小，但桥面系的水平惯性力却随着弹性约束刚度的增大而增大，从而传递到塔柱的惯性力也增大，因此塔底截面的应力将增大[1]。
二阶弹簧—阻尼系统PID控制器设计参数整定
二阶弹簧—阻尼系统的PID 控制器设计及参数整定 一、PID 控制的应用研究现状综述 PID 控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制的调节器）自20世纪30年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。它的结构简单，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验。特别是在工业过程控制中，由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。在应用计算机实现控制的系统中，PID 很容易通过编制计算机语言实现。由于软件系统的灵活性，PID 算法可以得到修正和完善，从而使数字PID 具有很大的灵活性和适用性。 二、研究原理 比例控制器的传递函数为： ()P P G s K = 积分控制器的传递函数为： 11()PI P I G s K T s =+? 微分控制器的传递函数为： 11()PID P D I G s K T s T s =+?+? 三、设计题目 设计控制器并给出每种控制器控制的仿真结果（被控对象为二阶环节，传递 函数()G S ，参数为M=1 kg, b=2 N.s/m, k=25 N/m, F(S)=1）；系统示意图如图1所示。 图1 弹簧-阻尼系统示意图 弹簧－阻尼系统的微分方程和传递函数为： 四、设计要求
通过使用MATLAB 对二阶弹簧——阻尼系统的控制器（分别使用P 、PI 、PID 控制器）设计及其参数整定，定量分析比例系数、积分时间与微分时间对系统性能的影响。同时、掌握MATLAB 语言的基本知识进行控制系统仿真和辅助设计，学会运用SIMULINK 对系统进行仿真，掌握PID 控制器参数的设计。 （1）控制器为P 控制器时，改变比例带或比例系数大小，分析对系统性能的影响并绘制响应曲线。 （2）控制器为PI 控制器时，改变积分时间常数大小，分析对系统性能的影响并绘制相应曲线。（当kp=50时，改变积分时间常数） （3）设计PID 控制器，选定合适的控制器参数，使阶跃响应曲线的超调量%20%σ<，过渡过程时间2s t s <，并绘制相应曲线。 图2 闭环控制系统结构图 五、设计内容 （1）P 控制器：P 控制器的传递函数为： ()P P G s K =（分别取比例系数K 等 于1、10、30和50，得图所示） Scope 输出波形： 仿真结果表明：随着Kp 值的增大，系统响应超调量加大，动作灵敏，系统的响应速度加快。Kp 偏大，则振荡次数加多，调节时间加长。随着Kp 增大，系统的稳态误差减小，调节应精度越高，但是系统容易产生超调，并且加大Kp 只能减小稳态误差，却不能消除稳态误差。 （2）PI 控制器：PI 控制器的传递函数为： 11()PI P I G s K T s =+? （K=50， 分别取积分时间Ti 等于10、1和0.1得图所示）
阻尼器使用中的失效实例
返工就发 就是 不仅 公司 缓冲 液体阻尼汰的计主 料“阻尼器的使工的事故：美国发生了严重漏图4-1美土耳其某公是另一个严重实际上，阻仅原来的设置? 结构刚度? 不均匀破? 变形加大? 支座阻尼硅油和硅胶司容易的买到50年代开始冲器，至今仍60年代，泰体弹簧和阻尼尼器成功的改的产品。这种主要是他们解据介绍，有 “putty”来实使用并不是总国一个原来生漏油（见图4-美国加州某漏公路桥上安置重教训[11]。阻尼器并不像置目的达不到度改变，周期破坏，引起扭大引起伸缩缝尼器失效引起胶材料,作为化到，一种是粉始，泰勒最先仍用这种材料泰勒阻尼器发尼器的要求。随改用了液体硅落后四十多年解决不了高压有的生产厂家 实现这一屈服阻尼器使是一帆风顺生产其他减振-1）影响了使漏油的阻尼器置的支座屈服钢 像有的人想象到，还可能会产期改变，地震扭转等附加力缝处磨损破坏起桥梁的破坏化工原料阻尼粉色胶泥状物质先把硅胶用于料作填充器。 发现这种材料随着硅油及密硅油。也就是说年的材料和技压下的密封问题家，如已经破产 服的，这种硅使用中的失，国际上已经振器的公司为使用。现在已器 图钢阻尼器在地的是个可有可产生预想不到震力加大，引力； 坏； 坏。 尼器内用的硅质，一种无色于减振装置中料的温度稳定密封材料及办说，这是四十技术为什么还题。 产的Colebr 硅胶不适合用失效实例 经发生过多起为加州一个大已经重新更换4-2 土耳其地震中破坏，可无的产品。到的坏作用。引起破坏；硅油和硅胶两色透明粘滞性。作为一次定等性能极差办法的研究成十几年前，就还有这么多厂rand Device 用于长期使用起由于阻尼器大桥安置的阻换翻新改造。其某公路桥在引起桥面严。经设计的阻。如： 两种材料，都性液体。 性减振没有很，无法达到有成功，泰勒公就已经被美国厂家仍然应用，就是用装置 用的锁定装置器漏油，导致失阻尼器，仅仅两 在地震中的破严重破坏（图阻尼器一旦失都可以在美国很高参数要求有高精度要求公司在液体弹国等先进生产用？如前所述置内填充硅胶 置，其理由是失效，两年，坏 4-2）失效，杜帮求的求的弹簧和厂淘述，估胶材 ：