双调谐质量惯容非线性能量阱的地震响应控制性能研究

摘要

为了提高动力吸振器的有效工作频带，并且改善其所需调谐质量过大造成的工程实际使用方面的限制，本文将惯容器与非线性能量阱相结合，构建了一种新的动力吸振器——双调谐质量惯容非线性能量阱(inertial double tuned mass nonlinear energy sink, IDTM-NES),并对其减震性能进行了研究.以单自由度被控结构为例，利用Runge-Kutta算法对IDTM-NES的构造参数进行数值优化，并与经典的调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)和非线性能量阱(nonlinear energy sink, NES)相对比分析了结构的地震激励响应，研究了阻尼耗能曲线随时间变化规律.此外，以小波变换为手段，研究了振动响应能量的时频分布规律.研究结果表明：相比于TMD和NES,IDTM-NES能够更为有效地减小被控主结构和调谐子结构的地震响应，更好地提高控制系统的阻尼耗能表现，并且在考虑主结构刚度变化的情况下，也具有更为优异的鲁棒性；IDTM-NES能够在更宽阔的频域内产生丰富的瞬时内共振俘获行为，这也揭示了IDTM-NES能够高效减震的工作机理.

关键词

惯容器 / 非线性能量阱 / 双调谐质量 / 地震响应控制 / 共振俘获