土木工程

调谐质量阻尼器

调谐质量阻尼器


1. 调谐质量阻尼器(TMD)

调谐质量阻尼器又叫动力吸振器,是结构被动控制措施的一种,主要应用于抗风和提高人体舒适性。

通过在主结构上增加一个辅助机构,在主结构受到外界动态力作用时,提供一个频率几乎相等,与结构运动方向相反的力,来抵消部分外界激烈引起的结构响应。

其工作原理类似于电磁波的发射、在接收的过程中处于调谐过程,风荷载或人行荷载作用于主结构,在主结构中产生机械波,称为主波,阻尼器在机构产生的机械波,称为信号波,信号波在主波中传播,类似于电磁波调谐在主波中,这便是阻尼器名称中“调谐”的由来。

阻尼器对结构的作用力中包括惯性力,由此得名:调谐质量阻尼器。

安装TMD目的:抗风与提高人体舒适性。

 

2. TMD产品介绍

调谐质量阻尼器系统由质量块、弹簧和阻尼元件组成,它将阻尼器系统自身的振动频率调整到结构振动的主要频率附近,通过TMD与主结构间的相互作用,产生与主结构运动频率一致,相位相反的力,达到减小主结构振动的目的。

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调谐质量阻尼器

 

在理论上,存在着最佳的 TMD 配置参数。TMD 附加质量越大,减振效果越好,但往往受结构承载力和成本的限制。当忽略主系统的阻尼(通常阻尼很小),附加TMD系统的最优参数为:

 

式中:为TMD系统最优阻尼比,为TMD质量的主体结构质量之比;为系统最优固有频率,为主体结构频率。

 

3. TMD的适用范围

(1)自身模态易产生危险的风激励的高耸、细长、开放踩踏的结构(桥梁、桥塔门、烟囱、电视塔等);

(2)被行进和跳跃的行人大跨度楼板、楼盖、楼梯、观众席、人行天桥。这种振动对结构本身无危害,但会引起人们的不适;

(3)被离心机、风机等机械的固有频率激励的钢结构加工厂的楼板;

(4)被引擎或者传动力的固有频率激励的轮船。

4.生产装配要点

(1)质量块质量要合理控制,不能有太大偏差;

(2)质量块材质要均匀,质心和中心吻合度高;

(3)弹簧刚度误差不能大,各弹簧之间变形要协调;事先做拉压试验,优选弹簧;

(4)弹簧必须按照导向杆,导向杆摩擦系数小,涂有润滑油;

(5)质量调整螺杆长度要留空间,便于质量调整。

 

5.出厂文件

(1)质量块刚度称重,形成称重报告;

(2)弹簧刚度测试,形成弹簧刚度测试报告;

(3)阻尼器性能测试,形成阻尼器测试报告;

(4)TMD固有频率测试,形成固有频率测试报告。


6.项目验收资料

(1)出厂合格证;

(2)材质报告;

(3)出厂测试报告(质量块称重、弹簧刚度测试、阻尼器性能测试);

(4)第三方现场测试报告。

 

7.动力吸振器(VAD)和调谐质量阻尼器(TMD)

产品型号VAD\TMD

-2

-10

-500

-1000

-5000

-10000

装置质量块质量(kg)

2

10

500

1000

5000

10000

控制频率(Hz)

0.5∽50

吸振效果(dB)

>3

产品质量(kg)

可定制设计

几何尺寸(m)

可定制设计

环境温度(℃)

-30∽100

耐腐蚀

满足海洋环境使用要求

以上参数为标准型,可以根据客户要求进行定制设计。