质量调谐阻尼器和调频液体阻尼器 35页PPT文档
质量调谐阻尼器和调频液体阻尼器
调谐质量阻尼器的早期研究
为了增强用于减小主系统最大动力响应的吸振器的效果： 为了增强用于 减小主系统最大动力响应 的吸振器的效果： 减小主系统最大动力响应的吸振器的效果 研究者们尝试了通过引入非线性吸振器弹簧 来 研究者们尝试了通过引入 非线性吸振器弹簧来加宽调谐 非线性吸振器弹簧 频率范围，Roberson(1962 1962) 频率范围 ， Roberson(1962) 研究了将动力吸振器支承于主 系统的没有阻尼的线性弹簧上的动力响应。他将“消除带” 系统的没有阻尼的线性弹簧上的动力响应。他将“消除带 ” 定义为主系统幅值小于 1 的共振峰值之间的频率带。 定义为 主系统幅值小于1 的共振峰值之间的频率带 。 非线 主系统幅值小于 性吸振器的这个带宽很清楚地表明了比线性吸振器要宽得 性吸振器的这个带宽很清楚地表明了比线性吸振器要宽得 的这个带宽很清楚地表明了 多。 Pipes(1953)研究了有双曲正弦特征的强化弹簧， Pipes(1953)研究了有双曲正弦特征的强化弹簧，并得出 1953 阻止尖锐共振峰的出现 弹簧中非线性的影响是要阻止尖锐共振峰的出现， 弹簧中非线性的影响是要阻止尖锐共振峰的出现，并将相 对小幅值的奇次谐分量引入吸振器和主系统的运动中。 对小幅值的奇次谐分量引入吸振器和主系统的运动中。
调谐质量阻尼器
上海蓝科建筑减震科技股份有限公司 2020.3.7
蓝科减震：
1、悬挑梁采用型钢制作,其材质应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700或《低合金高强度结构钢》GB/T1591中的规定。2、用于固定悬挑梁的U型 钢筋拉环或锚固螺栓材质应符合现行国家标准《钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋》GB1499.1中HPB235级钢筋的规定。3、脚手架钢管应采用现行 国家标准《直缝电焊钢管》GB/T13793或《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3091中规定的Q235普通钢管,钢管的钢材质量应符合现行国家标准《碳素结 构钢》GBT700中Q235级钢的规定。每根钢管的最大质量不应大于25.8kg。新钢管表面应平直光滑,不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕 和深的划道,钢管要有产品质量合格证、质量检验报告钢管材质检验方法应符合现行国家标准全属拉伸温拉伸试验方法》GB/T228的有关规定,质量和钢 管外径、壁、端面等的偏差应符合建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JG130的有规定,应涂有漆旧钢管表面锈蚀深度、钢管弯曲变形应符合《建筑 工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130的有关规定。锈蚀检查应每年一次检查时,应在锈蚀严重的钢管中抽取3根,在每根锈蚀严重部位横问断取检 查当的深超过规定值时不得使用钢管上严禁打孔。4、扣件应采用可锻铁或钢制作,其量和性能应符合现行国家标准《管脚手架扣件》GB15831的要求,采 用其他材制作的扣件,应经试验证明其质量符合该标准的规定后方可使用扣应有生产许可证、法定检测单位的测试报告和产品合格证。扣件进入施工现 场应检查产品并应进行抽样复试扣件在使用前应逐个挑选,有裂,变形、照出现治禁使用。扣件在螺栓拧扭矩达65Nm时,不得发生。新、扣件均应进行锈 处理5、设架子前应进行保养,除统一涂色,环保观应符合现行行业标准《建筑施工木脚手架安全技术规范》JGJ64的相关规定。7、安全网采用密目式安 全立网,应符合下列要求:(1)网目密度不低于2000目/100cm3(2)网体各边缘部位的开眼环扣必须牢固可靠,孔径不低于1mm(3)网体缝线不得有跳针、露缝, 缝边应均匀(4)一张网体上不得有一个以上的接,且接缝部位应端正牢固:(5)不得有断沙、破洞、变形及有碍使用的编织缺陷:(6)阻燃安全网的续燃、阻燃 时间均不得大于4s使用的安全网必须有产品生产许可证和质量合格证,以及由相关建筑安全监督管理部门发放的准用证:(7)做耐贯穿试验不穿 透,1.6×1.8m的单张网重量在3kg以上(8)颜色应满足环境效果要求,选用绿8、连墙件材料用钢管或型钢制作,其材质应符合现行国标准《碳素钢结构》 GB/T700中Q235级钢或《低合金强度结构钢》GBT1591中Q345级钢的规定9、可调底座的底板和可调托座托板宜采用Q235板制作,厚度不应小于5mm,允 许尺寸偏差应为0.2mm,示力面钢板长度和宽度均不应小于150mm:承力面钢板和丝杆应采用环焊,并应设置加劲片或加劲拱度:可调托座托板应设置开口 挡板,挡板高度不应小于0mm10、可调底座及可词托杆与螺合长度不得小于6,螺母厚度不得小于30mm,插入立杆内的长度不得小于150mm主要材料参数 表定距定位。根据构造要求在建筑物四角用尺量出内、外立杆离墙距离,并做好标记:用钢卷尺拉直,分出立杆位置,并用小竹片点出立杆标记;垫板、底座 应准确地放在定位线上,垫板必须铺放平整,不得悬空。在搭设首层脚手架过程中,沿四周每框架格内设一道斜支撑,拐角处双向增设,待该部位脚手架与主 体结构的连墙件可拉结后方可拆除。当脚手架操作层高出连墙件以上两步时,宜先立外排,后立内排。其余按以下构造要求搭设。本工程脚手架地基础部 位应在回填土完后夯实,采用强度等级不低于C15的混凝土进行硬化,混凝土化厚度不小于10cm地基承载能力能够满足外脚手架的搭设要求(具体计算数据 参阅脚于计算书),立杆垫板或底座面标高高于自然地坪50mm100mm,两侧设置排沟,排水证垫板尺寸采用长度不少于2厚度不小于50mm、宽度不小于 200mm的垫板或槽钢。【扣件式脚手架】【型钢挑脚手(件式)1、立杆设置(1)立杆采用对接接头连接,立杆与纵小平杆采用直角扣件连。接头位置交错布 置,两个相邻立杆接头避免出现在同步同内,并在高度方向错开的离不小于50cm;各接头中心距节点的正离不于步的13(2)上部单立杆与下部双立杆接处,采 用单立杆与双立杆之中的一根对接连接。主立杆与立杆采用旋转扣件连接,件数量不应少于2个。每根立杆底部应设置块,并且必须设置纵、横向地纵向 地杆应采用直扣件固定
调谐质量阻尼器用途
调谐质量阻尼器用途
调谐质量阻尼器是一种用于电力系统中的电气设备。
它们的主要用途是控制电力系统中的电压和电流。
调谐质量阻尼器可以提高电力系统的稳定性和可靠性，同时也可以减少系统中的谐波和杂波。
调谐质量阻尼器的工作原理是基于电力系统中的谐振现象。
当电力系统中出现谐振时，调谐质量阻尼器会自动调整其电感和电容值，以消除谐振并稳定电力系统。
调谐质量阻尼器还可以用于降低电力系统中的电磁辐射和噪声，提高系统的功率因数和效率。
调谐质量阻尼器适用于各种电力系统，包括电力变压器、电力电容器、电力滤波器和电力调压器等。
它们通常安装在电力系统的主要设备上，以确保整个系统的稳定性和可靠性。
调谐质量阻尼器是电力系统中非常重要的设备之一。
它们帮助保持电力系统的稳定性和可靠性，并提高系统的功率因数和效率。
随着电力系统的不断发展和改进，调谐质量阻尼器将继续发挥重要作用。
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调谐质量阻尼器定义
调谐质量阻尼器定义
调谐质量阻尼器（TMD）是一种被广泛应用于结构振动控制领域的装置。
它通过与结构共振频率相匹配的质量和阻尼特性，有效地减小结构振动的幅值。
TMD通常由一个质量块、弹簧和阻尼器组成，其工作原理基于质量块的惯性和阻尼器的能量耗散。
TMD的主要作用是通过消耗结构振动的能量来减小结构的振动响应。
当结构受到外部激励时，TMD会产生与结构振动方向相反的惯性力，从而减小结构的振动幅值。
同时，阻尼器会吸收和耗散结构振动的能量，进一步减小结构的振动响应。
调谐质量阻尼器的设计需要考虑结构的固有频率、质量比和阻尼比等参数。
通过合理选择这些参数，可以实现最佳的振动控制效果。
在实际应用中，TMD通常被安装在建筑物、桥梁、风力发电机塔等结构中，以减小结构受到的地震、风载等动力负荷引起的振动响应。
总之，调谐质量阻尼器是一种用于结构振动控制的装置，通过消耗振动能量来减小结构振动幅值，提高结构的抗震性能和舒适性。
电涡流调谐质量阻尼器原理
电涡流调谐质量阻尼器原理电涡流调谐质量阻尼器，这个名字听起来挺复杂的，但别担心，我来给你说说它的原理，保证让你听得懂，也让你乐呵乐呵。
想象一下，你在湖边钓鱼，湖面波光粼粼，突然一阵风刮过，水面起了波浪。
这时候，如果有个东西能把那些波浪平抚了，那是不是就省心多了？电涡流调谐质量阻尼器就是这么一个“平波”的好帮手。
它的原理其实和咱们的生活息息相关，真不是高高在上的科学。
咱们要明白什么是“电涡流”。
你想啊，当电流通过导体的时候，会在导体里产生磁场，这个磁场就像一位不速之客，带着自己的电涡流来到了派对上。
这可不是闹着玩的，电涡流会产生一种阻力，给我们带来一些“额外的帮助”。
就像咱们生活中，有些朋友总是能帮你处理那些棘手的事情，电涡流就是这个“好朋友”，在调谐质量阻尼器里发挥着重要的作用。
说说“调谐质量”。
这可是个技术活。
简单来说，就是要把那些不安分的振动调整到一个合适的频率。
你想啊，就像你在KTV唱歌，有时候走音，那是因为没调好音量和音调。
调谐质量就是在给振动“调音”，让它们在一个和谐的状态下运行。
这个过程里，电涡流就像一位调音师，默默地调整着，让一切变得更加顺畅。
再往下聊，咱们还得提提阻尼器的“阻尼”作用。
阻尼器就是在控制振动、减少波动的高手。
它的作用就像一位严师，对那些不听话的振动进行“管教”。
一旦振动开始不安分，阻尼器就会出手，利用电涡流产生的阻力，迅速把那些波动给压制下去。
说白了，就是让那些调皮捣蛋的振动不再捣乱，安安稳稳地待着。
你可能会问，这玩意儿到底用在哪里呢？它的应用可广泛了。
比如说，汽车的减震系统就有类似的技术，能有效地减少行驶过程中产生的震动，让你在路上更加舒适。
还有飞机，想想在高空飞行，遇到气流颠簸，如果没有好的阻尼系统，简直就是“天翻地覆”。
而电涡流调谐质量阻尼器就像一位专业的飞行员，帮助飞机平稳飞行。
不光是大件的东西，像一些电子设备，甚至咱们的音响系统里，电涡流调谐质量阻尼器也能发挥它的独特作用。
质量调谐阻尼器和调频液体阻尼器共36页PPT资料
调谐质量阻尼器的组成与机理
调谐质量阻尼器由质块，弹簧与阻尼系统组成。 当结构在外激励作用下产生振动时，带动TMD系统 一起振动，TMD系统产生的惯性力反作用到结构上， 调谐这个惯性力，使其对主结构的振动产生调谐作用， 从而达到减小结构振动反应的目的。
调谐质量阻尼器的早期研究
TMD系统的问题及解决方法：
对于某个TMD系统，应尽量以控制主结构的低阶振型为 目标； 单个TMD用于结构控制时其有效频率较窄，控制效果不 稳定。可以通过增加TMD系统的数量以应对较宽频带的激 励； 对于以某一振型为主要控制目标的TMD系统，其最优装 设位置是该振型最大反应向量的质点处； 对于具有多个振型的主结构减振控制，可以适当增大 TMD系统的阻尼或者设置多个TMD系统。
TLD减震控制理论
TLD减振控制理论依据水箱水的水深与水箱振动方向的比 值可分为浅水理论和深水理论。 浅水理论由于水深较浅，考虑液体运动的非线性，液面 晃荡大从而加大了结构的阻尼，产生减振效果，但浅水水 箱只适合做阻尼器，不适合其它用途，所以生活、消防等 所需的水箱需要专门的大空间来放置，提高了工程造价， 因此比较适合塔式等高耸结构; 深水理论卞要假设是液面运动是微幅的，用线性理论来 刻画液体的运动，与之对应的深水水箱则可以方便地用生 活水箱改装，既不用制作专门的水箱，也不需要额外的盛 放空间，造价低，适合生活、办公用的高层建筑。
调谐质量阻尼器的早期研究
Snowdon研究了其他可能的吸振器形式，如三单元吸振 器，显示如果第三单元与阻尼器串联，主系统幅值能减小 15％～30％，但这种减小对频率是非常敏感的，在实际中 它将影响吸振器的性能。 Ioi和Ikeda提出了主系统在小阻尼情况下吸振器参数优 化的经验公式。Randall等提出了在系统中考虑阻尼影响 的这些参数的设计图表。Warburton和Ayorinde则进一 步用表列出了最大动力放大因子、调谐频率比及特定质量 比和主系量阻尼器的发展-ETMD
调谐质量阻尼器技术条件
调谐质量阻尼器技术条件
调谐质量阻尼器是一种用于控制结构振动的装置，能够提高结构的抗震性能。
其技术条件包括：
1.质量调谐：调谐质量阻尼器中的质量必须与结构的振动频率匹配。
根据结构的固有振动特性和设计要求，选择合适的质量。
2.阻尼调谐：调谐质量阻尼器中的阻尼力必须与结构振动的阻尼模式相吻合。
阻尼力可以通过调节阻尼器的设计参数来实现。
3.调谐范围：调谐质量阻尼器的调谐范围指的是能够实现有效阻尼作用的频率范围。
调谐范围的选择要考虑结构的主要振动频率，并保证调谐质量阻尼器在该范围内能够提供充分的阻尼。
4.调谐方式：调谐质量阻尼器的调谐方式可以根据具体需要进行选择，包括主动调谐和被动调谐。
主动调谐通过控制系统对阻尼器进行调节，实现振动控制；被动调谐则是通过设计合适的机械结构实现。
5.材料选择：调谐质量阻尼器的材料选择要考虑其性能和耐久性。
常见的材料包括钢、混凝土、橡胶等。
6.安装和调试：调谐质量阻尼器的安装和调试要根据具体情况进行，确保其正常工作。
需要进行振动测试和合适的参数调整，以达到预期的控制效果。
调频液体阻尼器及其结构分析
a
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浅液TLD制振原理
u u u 1 p u w xs t x z x w w w 1 p u w g t x z z
10 21
u u u 1 p 2u u w 2 xs t x z x z 1 p g 10 22 z
减振力—管状水箱中水晃动所产生的 水平惯性力对水箱壁的作用
可调节液体的长度L、宽度b，液体的 质量，使管中液体的振荡频率与结构 的自振频率相等或相近，从而达到最 好的减振效果。
TLCD减振原理图
U型水箱中水的总惯性力为：
Im [ A(L B) xk AB(w xk )]
A
2 j
T
* L M
1
n
T
具有TLD的结构位移响应自功率谱密度函数为：
t 2 * S xi xi zi , H k SFk Fk zk , ki 2 k 1
p r , , z, t ag
z
10 40
略去边界层的粘滞力，可以得到圆柱形容器中的液体提供的减振力：
2 0
hr
0
(hr z )dzd
10 41
r
h
2a
2a
（a） 正面 （b） 平面 浅液TLD制振原理
4.调频液体柱状阻尼器TLCD
在U型管中加设开有小孔的隔板，孔洞的面积可调。利用液体振荡 过程中产生的阻尼消耗能量达到减小结构振动反应的目的。液体在 流经小孔前后，因截面突然变化，运动的流体将产生局部水头损失 （能量损耗），这种损失是TLCD耗散能量的主要部分。
10 34 10 35
1 FTLD gb(n2 02 ) 2
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调谐质量阻尼器的早期研究
为了增强用于减小主系统最大动力响应的吸振器的效果： 研究者们尝试了通过引入非线性吸振器弹簧来加宽调谐 频率范围，Roberson(1962)研究了将动力吸振器支承于 主系统的没有阻尼的线性弹簧上的动力响应。他将“消除 带”定义为主系统幅值小于1的共振峰值之间的频率带。 非线性吸振器的这个带宽很清楚地表明了比线性吸振器要 宽得多。 Pipes(1953) 研 究 了 有 双 曲 正 弦 特 征 的 强 化 弹 簧 ， 并 得 出弹簧中非线性的影响是要阻止尖锐共振峰的出现，并将 相对小幅值的奇次谐分量引入吸振器和主系统的运动中。
调谐质量阻尼器的早期研究
为了改进动力吸振器的性能： Snowdon研究了固体型吸振器对减小主系统响应的性能， 表明采用恒定阻尼系数材料和刚度正比于频率的动力吸振 器能显著的减小主系统的共振振动，其性能明显优于弹簧 —阻尼筒型吸振器。 Srinivasan分析了平行阻尼动力吸振器，即一个辅助无 阻尼质量平行加装于一个吸振器。在这种情况下，当阻尼 频率被精确调谐到激励频率时，主系统将保持静止，但在 该情况下，消除带也变小了。
调谐质量阻尼器的应用
台 北 101 大 厦 是 目 前 世 界 第 一 高 楼 ， 总 高 度 502m ， 共 100层，在87层的一个房间内挂有一个端部带阻尼的大复 摆，可减振 40﹪ ~60﹪ (风振或地震)；
调谐质量阻尼器的应用
阿联酋28层七星级大酒店，为了抵抗地震和风振，在弧 形支撑杆内安装了单自由 度摆动的TMD系统，实现减振。
TMD系统的问题及解决方法：
对于某个TMD系统，应尽量以控制主结构的低阶振型为 目标； 单个TMD用于结构控制时其有效频率较窄，控制效果不 稳定。可以通过增加TMD系统的数量以应对较宽频带的激 励； 对于以某一振型为主要控制目标的TMD系统，其最优装 设位置是该振型最大反应向量的质点处； 对于具有多个振型的主结构减振控制，可以适当增大 TMD系统的阻尼或者设置多个TMD系统。
调谐质量阻尼器的早期研究
Snowdon研究了其他可能的吸振器形式，如三单元吸振 器，显示如果第三单元与阻尼器串联，主系统幅值能减小 15％～30％，但这种减小对频率是非常敏感的，在实际中 它将影响吸振器的性能。 Ioi和Ikeda提出了主系统在小阻尼情况下吸振器参数优 化的经验公式。Randall等提出了在系统中考虑阻尼影响 的这些参数的设计图表。Warburton和Ayorinde则进一 步用表列出了最大动力放大因子、调谐频率比及特定质量 比和主系统阻尼比的吸振器阻尼比的优化值。
调谐质量阻尼器的早期研究
TMD结构应用的现代思想的最早来 源是Frahm在1909年研究的动力吸 振器。Frahm的吸振器的图解见图 7．1，它由一个小质量m和一个刚 度为A的弹簧连接于弹簧刚度为K的 主质量M。在简谐荷载下，当所连 接的吸振器的固有频率被确定为激 励频率时，主质量M能保持完全静 止。
调谐质量阻尼器的发展-MTMD
近 20 年 来 ， 国 内 外 学 者 针 对 单 个 TMD 系 统 的 理 论 和 技 术 方 法 ， 提 出 了 多调谐质量阻尼器的概念，简称MTMD。 MTMD系统可对受较宽频带的外激励的 结构进行振动控制，效果明显。上海青 浦电视塔高168m，在离地面137.5m的 一段悬挂11个质量摆，这11个质量摆 的们振塔楼36组动天的.自4﹪成频线加振。的带端速周频基位度期带本移反为地震动时程与吻的应0风合控.最3激，制9大8励经效H值z所测果~的产试0为.控4生发280制7的现.3H效﹪电，z ，果，视电它为塔塔视
TLD减震控制理论
TLD减振控制理论依据水箱水的水深与水箱振动方向的比 值可分为浅水理论和深水理论。 浅水理论由于水深较浅，考虑液体运动的非线性，液面 晃荡大从而加大了结构的阻尼，产生减振效果，但浅水水 箱只适合做阻尼器，不适合其它用途，所以生活、消防等 所需的水箱需要专门的大空间来放置，提高了工程造价， 因此比较适合塔式等高耸结构; 深水理论卞要假设是液面运动是微幅的，用线性理论来 刻画液体的运动，与之对应的深水水箱则可以方便地用生 活水箱改装，既不用制作专门的水箱，也不需要额外的盛 放空间，造价低，适合生活、办公用的高层建筑。
地 震 动 时 程
TMD系统的优点：
能有效衰减主结构的振动反应：在合理选取质量、刚度 系数、阻尼比等结构体系调谐参数的情况下，主结构的地 震反应（位移、加速度）可衰减30﹪~60﹪，可有效衰减 主结构在各种外部振动冲击下（地震、风、海浪等）的振 动反应； 可以充分利用主结构已有的结构作为TMD系统，不必专 门设置调谐装置； 采用TMD系统对于某些难以采取传统加强措施的结构， 如高层结构、高层塔架结构、大跨度结构、海洋平台等重 大结构，提供了一条难以替代的减振措施； 节省工程造价：由于TMD系统对主结构的减振作用明显， 所以主结构可以减小构件截面尺寸、减小配筋、简化施工； 不仅适用于新建结构的减振控制，而且也适用于已有建 筑的减振控制。
质量调谐阻尼器（TMD）
与
调频液体阻尼器（TLD）
目录 质量调谐阻尼器 调频液体阻尼器
调谐质量阻尼器的组成与机理
调谐质量阻尼器由质块，弹簧与阻尼系统组成。 当结构在外激励作用下产生振动时，带动TMD系统 一起振动，TMD系统产生的惯性力反作用到结构上， 调谐这个惯性力，使其对主结构的振动产生调谐作用， 从而达到减小结构振动反应的目的。Biblioteka 调谐质量阻尼器的发展-ETMD
现阶段，国内外学者对TMD系统进行了改进和扩展，形 成了利用结构内部的设备、装置等作为质量体对结构的振 动能量进行消耗，简称ETMD。此系统克服了TMD系统需 要增加额外质量的不足，减轻了系统承载的负担。目前该 系统已经被应用于海洋平台的振动控制。其优点是调谐质 量与平台剩余质量之比可达200﹪以上，是普通TMD系统 的40倍，减振效果良好。
TLD-调频液体阻尼器简介
调频液体阻尼器(Tuned Liquid Damper，简称TLD) 是一种被动耗能减振装置，近年来进行了大量的研究 和应用。调谐液体阻尼器利用固定水箱中的液体在晃 动过程中产生的动侧力来提供减振作用。其具有构造 简单，安装容易，自动激活性能好，不需要启动装置 等优点，可兼作供水水箱使用。