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国内外对变阻尼减振的研究和应用主要集中在半主动控制和智能控制领域,这导致变阻尼减振装置结构复杂且成本较高。从笔者所在课题组研发的粘滞阻尼器出发,本文通过改进,研制了一种阻尼可变可控的减振装置,该装置不需要额外电压或特别装置来辅助控制,即可实现在结构的响应过程中根据需要调节阻尼器阻尼参数的目的。
本文的研究工作主要包括以下几个方面:
(1)通过对国内外的粘滞阻尼器及变阻尼减振装置的研究与应用的进展进行总结与分析,本文阐述了所研发的新型变阻尼系数粘滞阻尼器的主要原理和设计构造,提出了阻尼可控的方式,并以流体力学小孔理论为基础,推导了细长孔时幂律流体变阻尼系数粘滞阻尼器的阻尼力理论计算公式。
(2)对研制的新型变阻尼系数粘滞阻尼器进行了动态力学性能试验。根据实验数据经过参数回归分析可分别得到该变阻尼系数粘滞阻尼器幂指公式的参数。试验结果表明其滞回曲线图形饱满,工作状况稳定,显示出典型的变阻尼特征。本文还对试验结果产生影响的相关因素进行了分析。
(3)分别对单自由度和多自由度下变阻尼系数粘滞阻尼减震结构的计算方法进行了探讨和分析,提出了可行的计算分析方法。在现有的大型计算分析程序均无法直接计算变阻尼系数的情况下,本文分别对单自由度体系和多自由度体系下采用了变阻尼系数非线性粘滞阻尼器的结构编制了时程分析程序,并通过算例间接验证了该程序的正确性和可行性,从而使得对于安装了变阻尼装置的结构进行动力分析成为可能。
(4)通过所编制的程序对单自由度体系下变阻尼系数的不同算例的计算分析,获得了变阻尼系数粘滞阻尼减震结构的基本概念,并对变阻尼系数粘滞阻尼器的各相关参数所产生的影响进行了分析和探讨;通过对多自由度体系下变阻尼系数的算例的计算,分析了阻尼参数变化对于多自由度体系的减震效果影响,为变阻尼器在工程中的应用奠定了基础。
(5)介绍了新型变阻尼系数粘滞阻尼器在北京2008奥林匹克中心演播塔中的应用状况,着重对该结构在地震作用下的响应进行了理论计算和分析,并通过现场动测获得了演播塔安装减振装置前后的动力特性变化规律。