一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器，属于结构振动控制领域，由半主动变质量的调谐质量阻尼部分、半主动变电涡流阻尼部分和控制中枢部分组成。本装置将结构的振动能量转化为质量块的机械能消耗结构的振动能量，同时将质量块的机械能转化为电涡流，电涡流发热进一步消耗结构振动的能量。控制中枢部分控制半主动变质量的调谐质量阻尼部分实时改变质量块的质量以调节调谐质量阻尼器的频率与结构的瞬时频率一致。同时控制中枢部分控制半主动变电涡流阻尼部分实时改变导体板与永磁体之间的距离以调节电涡流阻尼力。与现有技术相比，本装置能控制建筑结构在风振和地震作用下的响应，对结构的振动控制效果更好，提高结构的安全性和可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器
本技术属于土木工程、结构振动控制
，具体为一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器。
技术介绍
调谐质量阻尼器由质量单元、刚度单元和阻尼单元组成。调谐质量阻尼器能够给结构一个反向的惯性力，并通过自身的阻尼单元消耗振动能量。当调谐至与结构的频率一致时，调谐质量阻尼器能发挥最佳的减振效果。黏滞阻尼器采用液压黏滞阻尼器提供阻尼，在提供阻尼的同时，也会有一定刚度，无法做到刚度与阻尼的完全分离，影响设计分析。而且，液压黏滞阻尼器还存在漏油、不易养护、后期难以调节等问题，增加维护的难度和成本。电涡流阻尼是对液压黏滞阻尼的一大创新。电涡流阻尼器的原理是，导体质量块在运动时切割磁感线，根据法拉第电磁感应原理，在导体内就会产生感应电动势，形成电涡流，将振动能量转化为导体的热量，从而实现振动控制。电涡流阻尼器的优势在于：磁体与导体之间没有直接接触，无摩擦阻尼和磨损；不受温度等环境影响；不存在漏油等状况，易于维护且耐久性好。传统的被动式调谐质量阻尼器不能调节自身参数，有减振频带窄，对频率调谐敏感等缺陷。
技术实现思路
本技术的目的在于利用半主动控制的方式克服上述现有调谐质量阻尼器存在的缺陷，提出一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器，半主动控制属于参数控制，利用控制机构来主动调节结构的内部参数，使结构始终处于最优的状态。半主动控制与主动控制相比，不需要大量的外部输入力，只需要少量的外部输入力来驱动实施作用力的驱动器，尽可能主动利用结构振动响应过程中的相对变形和速度，来实现最优控制。半主动控制兼具被动控制简单易行与经济性的优点。本技术通过以下技术方案实现：一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于：包括半主动变质量的调谐质量阻尼部分、半主动变电涡流阻尼部分和控制中枢部分，其中：所述半主动变质量的调谐质量阻尼部分包括底板(2)、侧板(3)、质量块(4)、弹簧(5)、滚轮(7)、槽道(8)、腔体II(13)、腔体I(12)、孔道I(14)、孔道II(15)、泵I(16)、泵II(17)、管道I(18)和管道II(19)；所述底板(2)水平固定在建筑结构的顶层楼板上，底板(2)上侧面设有槽道(8)；所述侧板(3)有两块，分别垂直固定在底板(2)的左右两侧，且与槽道(8)垂直；所述质量块4设置在底板2上，且质量块4在两侧板3之间；所述滚轮(7)安装在质量块(4)下侧，滚轮7与槽道8配合用于实现质量块4在底板2上水平移动；所述弹簧(5)有两个，分别设置在侧板与质量块4之间的两个间隙中，弹簧的一端与质量块固定，另一端固定在侧板(3)上；所述腔体I(12)开设在质量块4中，所述腔体II(13)在质量块以外的位置；所述孔道I(14)用于连通腔体I(12)和腔体II(13)，所述管道I(18)设在孔道I(14)内，所述泵I(16)设在管道I(18)上用于使腔体II(13)中的可变质量体进入腔体I(12)以增加质量块(4)的重量；所述孔道II(15)用于连通腔体I(12)和腔体II(13)，所述管道II(19)设在孔道II(15)内，所述泵II(17)设在管道II(19)上用于使腔体I(12)中的可变质量体进入腔体II(13)以减少质量块(4)的重量。所述的半主动变电涡流阻尼部分呈对称结构设在质量块4的前后侧，包括永磁体(6)、导体板(9)、导磁钢板(10)和作动器(11)；所述永磁体(6)对称吸附在质量块(4)前后侧面上，形成磁场；所述导体板(9)与导磁钢板(10)贴合固定，位于底板(2)外周，并与所述永磁体(6)之间存在间距，用于产生感应涡流电；所述作动器(11)与导体板(9)、导磁钢板(10)固定用于调节它们与永磁体(6)之间的间距。所述的控制中枢部分包括加速度传感器I(20)、加速度传感器II(21)和控制器(22)，所述加速度传感器I(20)安装在侧板(3)上用于监测质量块4的加速度，所述加速度传感器II(21)安装在顶层楼板(1)上用于监测结构的加速度；所述加速度传感器I(20)、加速度传感器II(21)连接于控制器22用于将采集的加速度数据提供给控制器22；控制器22对采集数据进行加工处理后输出，实时控制泵I(16)、泵II(17)和作动器(11)的工作。所述的质量块(4)带动吸附于其前后侧上的永磁体(6)，使得永磁体(6)与导体板(9)间产生水平向的相对运动实现将输入的振动能量向动能的转化消耗，同时永磁体(6)与导体板(9)感应产生涡流电，通过导体板(9)的发热进一步消耗振动能量；所述的控制中枢部分通过实时控制泵I(16)和泵II(17)实现对半主动变质量的调谐质量阻尼部分中质量块(4)实际有效质量的调节，同时其通过控制作动器(11)实现对调节导体板(9)与永磁体(6)之间的距离。以上技术方案，所述的半主动变质量部分能够实时改变质量块(4)的质量以调节调谐质量阻尼器的频率与结构的瞬时频率一致。以上技术方案，所述的半主动变电涡流阻尼部分能够实时改变导体板(9)与永磁体(6)之间的距离以调节电涡流阻尼力。本技术的有益效果是：1、本技术提出的半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器可以控制建筑结构在风振和地震作用下的振动响应，利用质量块自身的阻尼单元消耗结构能量的同时，质量块的移动带动吸附于其侧壁上的永磁体(6)与导体板(9)间产生水平向的相对运动，永磁体(6)与导体板(9)感应产生涡流电，通过导体板(9)的发热消耗振动能量，简化结构和阻尼器的分析和设计。2、采用永磁体-导体板的阻尼装置提供阻尼力，改善了传统黏滞阻尼器的缺陷。采用半主动控制，对结构的振动控制效果好，能够提高结构的安全性和可靠性。附图说明图1是半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器的俯视图；图2是半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器的主视图；图3是半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器的控制流程图。图中标号：1-顶层楼板，2-底板，3-侧板，4-质量块，5-弹簧，6-永磁体，7-滚轮，8-槽道，9-导体板，10-导磁钢板，11-作动器，12-腔体I，13-腔体II，14-孔道I，15-孔道II，16-泵I，17-泵II，18-管道I，19-管道II，20-加速度传感器I，21-加速度传感器II，22-控制器。具体实施方式下面结合附图对本技术做出进一步说明。如图1、图2所示，一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器，包括半主动变质量的调谐质量阻尼部分、半主动变电涡流阻尼部分和控制中枢部分组成。所述的半主动变质量的调谐质量阻尼部分包括底板2、侧板3、质量块4、弹簧5、滚轮7、槽道8、腔体II13、腔体I12、孔道I14、孔道II15、泵I16、泵II17、管道I18和管道II19。底板2水平焊接在建筑结构的顶层楼板1上，所述侧板3垂直焊接在底板2的左右两侧。所述槽道8开设在底板2的上侧，且槽道8垂直于侧板3。所述质量块4设置在两侧板3之间的底板2上，质量块4与两个侧板3之间留有间隔；所述滚轮7安装在质量块4下侧，滚轮7与槽道8配合用于实现质量块4在底板2上左右移动；所述弹簧5有两个，分别布置在质量块4与侧板3形成的间隔中，弹簧5的两端分别与质量块4与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于：包括半主动变质量的调谐质量阻尼部分、半主动变电涡流阻尼部分和控制中枢部分，其中：所述半主动变质量的调谐质量阻尼部分包括底板(2)、侧板(3)、质量块(4)、弹簧(5)、滚轮(7)、槽道(8)、腔体II(13)、腔体I(12)、孔道I(14)、孔道II(15)、泵I(16)、泵II(17)、管道I(18)和管道II(19)；所述底板(2)水平固定在建筑结构的顶层楼板上，底板(2)上侧面设有槽道(8)；所述侧板(3)有两块，分别垂直固定在底板(2)的左右两侧，且与槽道(8)垂直；所述质量块(4)设置在底板(2)上，且质量块(4)在两侧板(3)之间；所述滚轮(7)安装在质量块(4)下侧，滚轮(7)与槽道(8)配合用于实现质量块(4)在底板(2)上水平移动；所述弹簧(5)有两个，分别设置在侧板(3)与质量块(4)之间的两个间隙中，弹簧(5)的一端与质量块(4)固定，另一端固定在侧板(3)上；所述腔体I(12)开设在质量块(4)中，所述腔体II(13)在质量块以外的位置；所述孔道I(14)用于连通腔体I(12)和腔体II(13)，所述管道I(18)设在孔道I(14)内，所述泵I(16)设在管道I(18)上用于使腔体II(13)中的可变质量体进入腔体I(12)以增加质量块(4)的重量；所述孔道II(15)用于连通腔体I(12)和腔体II(13)，所述管道II(19)设在孔道II(15)内，所述泵II(17)设在管道II(19)上用于使腔体I(12)中的可变质量体进入腔体II(13)以减少质量块(4)的重量。...
【技术特征摘要】
1.一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于：包括半主动变质量的调谐质量阻尼部分、半主动变电涡流阻尼部分和控制中枢部分，其中：所述半主动变质量的调谐质量阻尼部分包括底板(2)、侧板(3)、质量块(4)、弹簧(5)、滚轮(7)、槽道(8)、腔体II(13)、腔体I(12)、孔道I(14)、孔道II(15)、泵I(16)、泵II(17)、管道I(18)和管道II(19)；所述底板(2)水平固定在建筑结构的顶层楼板上，底板(2)上侧面设有槽道(8)；所述侧板(3)有两块，分别垂直固定在底板(2)的左右两侧，且与槽道(8)垂直；所述质量块(4)设置在底板(2)上，且质量块(4)在两侧板(3)之间；所述滚轮(7)安装在质量块(4)下侧，滚轮(7)与槽道(8)配合用于实现质量块(4)在底板(2)上水平移动；所述弹簧(5)有两个，分别设置在侧板(3)与质量块(4)之间的两个间隙中，弹簧(5)的一端与质量块(4)固定，另一端固定在侧板(3)上；所述腔体I(12)开设在质量块(4)中，所述腔体II(13)在质量块以外的位置；所述孔道I(14)用于连通腔体I(12)和腔体II(13)，所述管道I(18)设在孔道I(14)内，所述泵I(16)设在管道I(18)上用于使腔体II(13)中的可变质量体进入腔体I(12)以增加质量块(4)的重量；所述孔道II(15)用于连通腔体I(12)和腔体II(13)，所述管道II(19)设在孔道II(15)内，所述泵II(17)设在管道II(19)上用于使腔体I(12)中的可变质量体进入腔体II(13)以减少质量块(4)的重量。2.根据权利要求1所述的半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：王梁坤，施卫星，周颖，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：新型
国别省市：上海,31
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