一种共质量多频调谐质量阻尼装置及其参数设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及减振技术领域，具体涉及一种共质量多频调谐质量阻尼装置及其参数设计方法。该阻尼装置包括：n个阻尼机构，第i个阻尼机构包括：外框架、质量结构、弹性体组和阻尼元件。弹性体组包括第一连接端和第二连接端，第一连接端与外框架连接，第二连接端与质量结构连接；阻尼元件包括固定端和阻尼端，固定端与外框架连接，阻尼端与质量结构连接。第i个阻尼机构的第二连接端和阻尼端均与第i

【技术实现步骤摘要】
一种共质量多频调谐质量阻尼装置及其参数设计方法


[0001]本专利技术涉及减振
，具体涉及一种共质量多频调谐质量阻尼装置及其参数设计方法。

技术介绍

[0002]随着建筑材料学科与现代建造技术的进步，现在及未来的工程结构正向更细长、更高、更轻柔、更美观的方向发展，如出现了若干千米超长跨度桥梁和数百米高超高层建筑等，结构的强度和阻尼不断下降，振动问题也越专利技术显。减少振动可以通过增加结构的刚度来实现，但增加刚度需要使用更多的结构构件，不仅导致结构重量增加，而且消耗更多的材料，最终使得工期延长、造价提高。因此采用结构振动控制技术，可以改变结构动力特性，提高抗风、抗震性能。
[0003]调谐质量阻尼器(TMD)构造简单，是一种有效的结构振动控制设备，由附加质量块、弹簧以及阻尼等组成，属于被动式吸振器，常用于地震、风致振动的控制中。但TMD一般只能控制结构一个频率振动，若结构存在多个控制主频时，需增加TMD的数量及质量，将会对结构动力特性造成一定的影响并增加控制成本。因此，针对现有的TMD在对多个控制主频的结构进行调控时存在一定的局限性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种共质量多频调谐质量阻尼装置及其参数设计方法，能够解决现有的TMD在对多个控制主频的结构进行调控时存在一定的局限性的问题。
[0005]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0006]一方面，本专利技术提供一种共质量多频调谐质量阻尼装置，其特征在于，包括：
[0007]n个阻尼机构，n≥2，第i个阻尼机构包括：
[0008]‑
外框架；
[0009]‑
质量结构，其设于所述外框架内；
[0010]‑
弹性体组，其包括第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与外框架的上部连接，所述第二连接端与所述质量结构连接；
[0011]‑
阻尼元件，其包括固定端和阻尼端，所述固定端与所述外框架的下部连接，所述阻尼端与所述质量结构连接；
[0012]其中，各个阻尼机构的弹性体组的刚度不同，第i个阻尼机构的第二连接端和阻尼端均与第i
‑
1个阻尼机构的外框架连接，第i
‑
1个阻尼机构设于第i个阻尼机构内，作为第i个阻尼机构的质量结构，第i个阻尼机构的第一连接端和固定端与第i个阻尼机构的外框架连接，第n个阻尼机构的外框架与待减振结构(10)连接，第1个质量结构为质量块。
[0013]在一些可选的方案中，每个弹性体组包括至少一个刚度元件，各个弹性体组的刚度元件的尺寸和数量不同。
[0014]在一些可选的方案中，所述刚度元件为钢绞线、弹簧钢片、弹簧钢丝、钢丝绳或弹簧。
[0015]在一些可选的方案中，所述阻尼元件为电涡流阻尼器、液气耦合阻尼器、橡胶阻尼器、粘滞阻尼器或线股间摩擦自带阻尼的钢绞线。
[0016]在一些可选的方案中，所述阻尼元件水平或者竖直设置。
[0017]另一方面，本专利技术提供一种共质量多频调谐质量阻尼装置的参数设计方法，包括以下步骤：
[0018]根据待减振结构(10)的振动频率和优化控制参数，确定阻尼装置的控制频率和控制质量；
[0019]根据控制频率和控制质量，确定各个阻尼机构的弹性体组和质量结构的参数。
[0020]在一些可选的方案中，根据公式M
i
＝M
i
‑1+m
i
‑
1弹性体组
+m
i
‑
1外框架
，确定第i个阻尼机构的质量结构的质量M
i
，其中，M
i
‑1为第i
‑
1个阻尼机构的质量结构的质量，m
i
‑
1弹性体组
为第i
‑
1个弹性体组的质量结构的质量，m
i
‑
1外框架
为第i
‑
1个阻尼机构的外框架的质量，当i＝1时，M1为质量块的质量。
[0021]在一些可选的方案中，当所述刚度元件采用钢绞线、弹簧钢片或弹簧钢丝时，根据公式确定第i个阻尼机构的钢绞线、弹簧钢片或弹簧钢丝的长度l
i
、数量n
i
和惯性矩I
i
，其中，f
i
为第i个控制频率，E为弹性模量；当采用钢绞线时，m为钢绞线的钢丝股数，D
i
为单根钢丝的直径；当采用弹簧钢片时，b
i
为弹簧钢片的宽度，h
i
为弹簧钢片的厚度；当采用弹簧钢丝时，d
i
为弹簧钢丝的直径。
[0022]在一些可选的方案中，当所述刚度元件采用钢丝绳时，根据公式确定第i个阻尼机构的钢丝绳的长度l
i
，g为重力加速度。
[0023]在一些可选的方案中，当所述刚度元件采用弹簧时，根据公式确定第i个阻尼机构的弹簧刚度K
i
，其中，G为弹簧材料的切变模量，d
i
为弹簧丝直径，D
i
为弹簧直径，N
i
为弹簧有效圈数。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：使该多频调谐质量阻尼装置共用一个质量块，每个阻尼机构的质量结构根据设计需求，通过设计上一个阻尼机构的质量，将每个阻尼机构的质量结构设计为不同质量，达到控制频率的最佳效果。并且各个阻尼机构的弹性体组的刚度不同，达到控制多个控制主频的效果。通过这种内套的设计，结构紧凑，节省整个多频调谐质量阻尼装置的安装空间，具有很好的适用性，而且由于共用了质量块，对整个结构附加质量小，有效降低控制成本。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例中采用两个阻尼机构的质量阻尼器的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例中采用三个阻尼机构的质量阻尼器的结构示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例中弹性体组为弹簧的质量阻尼器的结构示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例中质量阻尼器安装在拱桥吊杆上的结构示意图；
[0030]图5为本专利技术实施例中质量阻尼器安装在人行桥主梁上的结构示意图。
具体实施方式
[0031]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0032本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共质量多频调谐质量阻尼装置，其特征在于，包括：n个阻尼机构，n≥2，第i个阻尼机构包括：
‑
外框架；
‑
质量结构，其设于所述外框架内；
‑
弹性体组，其包括第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与外框架的上部连接，所述第二连接端与所述质量结构连接；
‑
阻尼元件，其包括固定端和阻尼端，所述固定端与所述外框架的下部连接，所述阻尼端与所述质量结构连接；其中，各个阻尼机构的弹性体组的刚度不同，第i个阻尼机构的第二连接端和阻尼端均与第i
‑
1个阻尼机构的外框架连接，第i
‑
1个阻尼机构设于第i个阻尼机构内，作为第i个阻尼机构的质量结构，第i个阻尼机构的第一连接端和固定端与第i个阻尼机构的外框架连接，第n个阻尼机构的外框架与待减振结构(10)连接，第1个质量结构为质量块。2.如权利要求1所述的共质量多频调谐质量阻尼装置，其特征在于，每个弹性体组包括至少一个刚度元件，各个弹性体组的刚度元件的尺寸和数量不同。3.如权利要求2所述的共质量多频调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述刚度元件为钢绞线、弹簧钢片、弹簧钢丝、钢丝绳或弹簧。4.如权利要求1所述的共质量多频调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述阻尼元件为电涡流阻尼器、液气耦合阻尼器、橡胶阻尼器、粘滞阻尼器或线股间摩擦自带阻尼的钢绞线。5.如权利要求1所述的共质量多频调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述阻尼元件水平或者竖直设置。6.一种共质量多频调谐质量阻尼装置的参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：根据待减振结构(10)的振动频率和优化控制参数，确定阻尼装置的控制频率和控制质量；根据控制频率和控制质量，确定各个阻尼机构的弹性体组和质量结构的参数。7.如权利要求6所述的共质量多频调谐质量阻尼装置的参数设计方法，其特征在于：根据公式M
i
＝M
i
‑1+m
i
‑
1弹性体...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴肖波，汪正兴，王波，荆国强，王翔，马长飞，李亚敏，严晗，尹琪，汪泽洋，肖龙，李力，戴青年，赵龙，
申请(专利权)人：中铁大桥科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：