一种低频低阻振动大型测试平台制造技术

本发明专利技术属于大型工程结构振动控制技术领域，公开了一种低频低阻振动大型测试平台

【技术实现步骤摘要】
一种低频低阻振动大型测试平台


[0001]本专利技术属于大型工程结构振动控制
，涉及到一种低频率低阻尼振动大型测试平台
。

技术介绍

[0002]大跨桥梁
、
高层建筑
、
风力机等大型工程结构模态质量大
、
频率低
、
阻尼低，在风荷载或其他动力荷载作用下结构可能发生大幅谐振，影响结构正常使用甚至造成安全问题
。
调谐质量阻尼器是一类控制结构谐振的有效装置，并已有广泛应用
。
[0003]低频调谐质量阻尼器面临弹簧拉伸或压缩过长问题，此时可以引入惯容器，通过调谐惯容阻尼器实现弹簧在较短变形量条件下的低频振动
。
然而，调谐惯容阻尼器对结构的振动控制效果难以通过缩尺模型准确评估，主要原因：
(1)
调谐惯容阻尼器性能与其构造密切相关，缩尺模型传动装置及边界条件无法与原型足够一致，相似关系难以满足；
(2)
缩尺模型频率更高，弹簧长度远小于原型，模拟难度远低于原型，因此缩尺模型良好的控制效果并不一定适用于原型
。
因此，为了保证良好精度，最好采用足尺模型开展试验研究
。
[0004]一般而言，调谐惯容阻尼器质量越大，振动控制效果越好，但费用也越高
。
考虑到经济性和适用性，阻尼器质量体的质量与被控结构模态质量比值一般在
0.5
％
‑1％范围内
。
实际大型工程结构模态质量可能从几百吨到几万吨不等，因此需要的阻尼器总质量可能从几吨到几百吨不等
。
实际工程可以采用多套多型号阻尼器，单套调谐质量阻尼器质量从几百千克到几吨不等
。
考虑到调谐质量阻尼器振动控制效果仅与其自身和被控系统的质量
、
频率
、
阻尼比等参数有关，多个阻尼器之间基本不存在耦合作用，因此可以根据单套阻尼器对指定模态质量的振动控制效果设计所需阻尼器套数
。
基于此因，如果考虑阻尼器和被控结构
0.5
％的质量比
(
已足够小
)
和质量体物理质量为5吨
(
已足够大
)
的单套调谐质量阻尼器工况，那么振动控制测试系统等效质量达到
1000
吨即可满足的性能测试要求
。
另外，目前未见自由振动频率低至
0.1Hz、
阻尼比低于
0.01、
质量达到千吨级振动控制测试平台
。
基于振动控制测试平台可以研究阻尼器的振动控制效果，因此测试平台自身的阻尼应尽量低，由此保证良好的测试精度
。
[0005]针对上述问题，需要研发新的大吨位低频率低阻尼振动控制测试平台，以解决无法测试大型足尺低频振动控制装置的振动控制效果的问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术属于大型工程结构振动控制
，针对现有振动控制测试平台不能同时模拟实际大型工程结构的大吨位
、
低频率
、
低阻尼的问题，为大型足尺调谐惯容阻尼器振动控制性能的研究提供了一种大质量
(>1000
吨
)、
低频率
(<0.1Hz)、
低阻尼比
(<0.01)
的测试平台
。
[0007]本专利技术采用大型刚性框架和拉伸弹簧悬吊工作平台，为系统提供大范围可控的刚度；通过引入惯容器为系统提供千吨级甚至万吨级等效质量，节省了弹簧数量，减小了弹簧
拉伸长度和试验空间；本专利技术的惯容器不是采用常规的固定轴承支撑方式，而是采用悬挂可摆式轴承支撑方式，由此确保测试系统阻尼比降至
0.01
以下；提出了为系统额外输入能量的手段，补偿系统振动过程中的耗能，从而能够降低甚至基本消除系统多方面的阻尼，使系统接近简谐自由振动；采用作动器或人工激励方式使振动系统产生指定的初始位移或初始速度；最终高效准确地模拟测试各种大型足尺阻尼器对大型工程结构的振动控制效果，进而优化设计参数，提高控制效率
。
[0008]本专利技术可根据各种足尺被测振动控制装置需求对系统质量
、
刚度
、
频率和阻尼比等参数进行调节，振动控制装置可放置于工作平台上也可挂于工作平台下方，形式和数量不限
。
[0009]本专利技术的技术方案：
[0010]一种低频低阻振动大型测试平台，包括工作平台
1、
竖向线性拉伸弹簧
2、
平台支架
3、
被测阻尼器
4、
惯容器转轴
5、
惯容器飞轮
6、
惯容器轴承
7、
第一高强柔性连接件
8、
惯容器支架
9、
第二高强柔性连接件
10、
惯容器传动框架
11
和作动器
12
；工作平台1由竖向线性拉伸弹簧2悬挂支撑在固定于地面的平台支架3上，被测阻尼器4放置或安装在工作平台1上，形成一个竖向自由振动控制系统；惯容器转轴5和惯容器飞轮6固结成惯容器；惯容器转轴5插入至惯容器轴承7内，并可自由旋转；在惯容器轴承7的上
、
下缘分别由第一高强柔性连接件8向上和向下拉紧，第一高强柔性连接件8两端连接在固定于地面的惯容器支架9上，由惯容器支架9支撑惯容器转轴5和惯容器飞轮6的自重；第二高强柔性连接件
10
一端环绕连接惯容器转轴5，另一端与固定在工作平台1上的惯容器传动框架
11
连接，第二高强柔性连接件
10
环绕惯容器转轴5指定角度；固定于地面的作动器
12
与工作平台1竖向接触，用于激励工作平台1带动惯容器传动框架
11
和第二高强柔性连接件
10
上下振动，惯容器转轴5和惯容器飞轮6随之往复旋转，为系统提供大吨位等效质量，进而大幅降低振动频率
。
[0011]进一步，所述的工作平台1采用钢材或铝材的板
、
梁
、
管
。
[0012]进一步，所述的平台支架3采用钢管焊接
。
[0013]进一步，所述的惯容器转轴5采用钢管或铝管
。
[0014]进一步，所述的惯容器飞轮6的直径远大于惯容器转轴5的直径
。
[0015]进一步，支撑惯容器转轴5的惯容器轴承7是不完全固定支撑，根据不均匀受力允许发生微小自由位移
。
[0016]进一步，不设置惯容器支架9，第一高强柔性连接件8直接与平台支架3相连
。
[0017]进一步，所述的作动器
12
产生任何指定形式激励本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低频低阻振动大型测试平台，其特征在于，该低频低阻振动大型测试平台包括工作平台
(1)、
竖向线性拉伸弹簧
(2)、
平台支架
(3)、
被测阻尼器
(4)、
惯容器转轴
(5)、
惯容器飞轮
(6)、
惯容器轴承
(7)、
第一高强柔性连接件
(8)、
惯容器支架
(9)、
第二高强柔性连接件
(10)、
惯容器传动框架
(11)
和作动器
(12)
；工作平台
(1)
由竖向线性拉伸弹簧
(2)
悬挂支撑在固定于地面的平台支架
(3)
上，被测阻尼器
(4)
放置或安装在工作平台
(1)
上，形成一个竖向自由振动控制系统；惯容器转轴
(5)
和惯容器飞轮
(6)
固结成惯容器；惯容器转轴
(5)
插入至惯容器轴承
(7)
内，并可自由旋转；在惯容器轴承
(7)
的上
、
下缘分别由第一高强柔性连接件
(8)
向上和向下拉紧，第一高强柔性连接件
(8)
两端连接在固定于地面的惯容器支架
(9)
上，由惯容器支架
(9)
支撑惯容器转轴
(5)
和惯容器飞轮
(6)
的自重；第二高强柔性连接件
(10)
一端环绕连接惯容器转轴
(5)
，另一端与固定在工作平台
(1)
上的惯容器传动框架
(11)
连接，第二高强柔性连接件
(10)
环绕惯容器转轴
(5)
指定角度；固定于地面的作动器
(12)
与...

【专利技术属性】
技术研发人员：许福友，曾渝茼，蔡昕宇，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：