一种基于桥梁涡激振幅的调谐质量阻尼器多目标优化方法技术

本发明专利技术提出一种基于桥梁涡激振幅的调谐质量阻尼器多目标优化方法。主要技术方案为：步骤一：建立桥梁

【技术实现步骤摘要】
一种基于桥梁涡激振幅的调谐质量阻尼器多目标优化方法


[0001]本专利技术涉及一种调谐质量阻尼器的多目标优化领域，尤其涉及到一种基于桥 梁涡激振幅的调谐质量阻尼器多目标优化方法。

技术介绍

[0002]随着桥梁跨度的不断增加，结构固有频率与风荷载卓越频率愈发接近，导致 桥梁结构对风荷载的敏感性也越来越强烈。涡激振动是大跨度桥梁在风荷载作用 下产生的一种常见振动形式。当涡流脱落频率接近桥梁的固有频率时，桥梁将产 生过大的涡激振幅，不仅会降低桥梁的使用寿命，甚至还导致结构破坏。桥梁的 涡激振动问题成为大跨桥梁设计的关键问题。
[0003]为了减缓桥梁的不利振动，研究人员设计并开发了不同类型的调谐质量阻尼 器用来控制桥梁涡激振动。调谐质量阻尼器已被证实是控制结构振动的最简单和 最有效的辅助装置之一，其原理是使子结构和主结构发生共振来消耗外界的激励 能量。另外，调谐质量阻尼器的设计参数决定着阻尼器的性能表现，因此，对阻 尼器设计参数进行优化十分必要。
[0004]目前，对阻尼器的参数确定主要采用经验方法或者单目标优化方法。单目标 优化仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于桥梁涡激振幅的调谐质量阻尼器多目标优化方法，用于确定阻尼器的设计参数，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：选择不同调谐质量阻尼器用来控制桥梁的涡激振动，建立桥梁
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调谐质量阻尼器系统在涡激力作用下的动力学方程；步骤二：采用Krylov
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Bogoliubov方法对动力学方程进行求解，得到桥梁涡激振幅的解析解；步骤三：将桥梁涡激振幅作为约束条件，定义阻尼器行程指标以及系统鲁棒性指标两个优化目标；步骤四：以阻尼器设计参数作为研究参数，开展含约束的多目标优化过程，并采用多目标优化算法求解；步骤五：优化结果以帕累托前沿的形式呈现，以此选择调谐质量阻尼器以及设计参数用来控制桥梁涡激振动。2.根据权利要求1所述的基于桥梁涡激振幅的调谐质量阻尼器多目标优化方法，其特征在于，所述步骤一中，将桥梁主梁作为单自由度质点，根据其材料特点确定其阻尼和刚度；选择调谐质量阻尼器TMD、串联双调谐质量阻尼器和调谐质量阻尼惯容器TMDI用来控制主梁的涡激振动；涡激力模型采用Scanlan半经验非线性模型；建立桥梁
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调谐质量阻尼器系统的动力学方程，统一成以下形式：系统的动力学方程，统一成以下形式：系统的动力学方程，统一成以下形式：式中：m1、k1、c1是主梁的等效质量、刚度、阻尼，m2、k2、c2和m3、k3、c3表示TMD1、TMD2的质量、刚度、阻尼；y1为主梁的位移；y2为TMD1和主梁之间的相对位移；y3表示TMD1和TMD2之间的相对位移；b为惯质系数；F
VIV
是作用在主梁上的涡激力，由半经验非线性模型进行模拟，如下所示：式中：ρ为空气密度；U是平均风速；B是主梁横风特征尺寸；Y1和ε分别是线性气动阻尼系数和非线性气动阻尼系数。3.根据权利要求2所述的基于桥梁涡激振幅的调谐质量阻尼器多目标优化方法，其特征在于，所述步骤二中，采用Krylov

【专利技术属性】
技术研发人员：徐赵东，徐文鹏，戴军，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：