新型旋转碰撞阻尼器控制性能研究与应用初探

摘要

提出一种新型控制装置——旋转碰撞阻尼器（RID），该装置基于两类质量阻尼器发展而成，由若干旋转体组成，各旋转体在同一平面内绕一固定轴旋转，相邻旋转体发生碰撞从而耗散能量，避免结构产生过大的加速度。首先，介绍RID的工作原理，建立非碰撞状态下主体结构和RID各旋转体的运动方程，建立碰撞状态下考虑相邻旋转体碰撞时动量守恒和恢复系数的碰撞模型；其次，通过动力试验比较RID的试验响应和数值响应，验证RID理论模型的准确性；再次，将结构简化为单向振动结构，采用脉冲型荷载对RID装置参数进行数值优化；最后，通过数值模拟方法对RID在柔性结构和刚性结构中的减振性能与应用展开研究。结果表明：在柔性结构的减震控制中，RID在地震响应与优化响应幅值相近时减震效果显著，但作为被动控制装置，RID发挥减振效果需要一定时间，且减震性能对地震时域特点和地震大小较敏感。因此，RID的减振性能仍有提升空间。在刚性结构的共振响应控制中，RID减振性能不受结构动力特性改变的影响，且所需的空间行程不随激励增大而增长。此外，较大激励作用下，RID控制的主体结构呈现出强调制响应，该非线性动力响应有助于脉冲型荷载作用下的能量传递。

关键词

振动控制 / 旋转型质量阻尼器 / 碰撞型质量阻尼器 / 参数优化