半主动碰撞耗能装置减震性能分析及优化设计研究

摘要

文中提出了一种具有碰撞出力时机可控的半主动碰撞耗能装置(semi-active impact damper, SAID),旨在控制地震激励下土木工程结构的多模态振动，SAID无需额外的控制元件，依靠其碰撞作动力干预结构振幅的积累实现振动控制。根据SAID力学模型和对应半主动控制策略提出了一种碰撞净距可调的装置构造，并开展了振动台试验，探究了SAID系统在5层框架结构的减震效果。研究表明，SAID系统可以有效减小结构顶层加速度和结构层间位移，依据时频能量分析可以发现SAID能够在可控碰撞中将结构的振动能量由低阶模态向高阶模态转移，从而快速耗散能量，并有效限制主导模态所引起的结构反应。本研究进一步提出了SAID系统的优化方案增强型半主动碰撞耗能装置(enhanced semi-active impact damper, ESAID)系统，以减少冲击引起的加速度突变的负面影响，同时提高SAID系统的减震性能。

关键词

半主动碰撞耗能装置 / 多模态振动控制 / 时频能量分析 / 碰撞耗能装置 / 半主动控制