[发明专利]用于结构模型减振试验的调谐质量阻尼器及设计方法

权利要求书

1.一种用于结构模型水平或竖向减振试验的调谐质量阻尼器，包括底板、竖板、质量块、弹性元件、耗能元件以及用来固定耗能元件的支撑装置，其特征在于：竖板固定在底板一端，底板另一端固定有支撑装置，弹性元件采用悬臂梁，悬臂梁固定端水平固定在竖板上，自由端端部安装有质量块，质量块由永磁铁及附着在其上的铁块组成，耗能元件由竖直固定在支撑装置上的铜板、以及水平固定在铜板上的铜管组成。

2.根据权利要求1所述的用于结构模型水平或竖向减振试验的调谐质量阻尼器，其特征在于：所述悬臂梁采用实心圆形铝棒制作，铝棒固定端设有圆形底座。

3.根据权利要求1或2所述的用于结构模型水平或竖向减振试验的调谐质量阻尼器，其特征在于：所述支撑装置采用角钢，铜管外包裹有铁片，铁片通过螺栓螺母将铜管束紧。

4.根据权利要求3所述的用于结构模型水平或竖向减振试验的调谐质量阻尼器，其特征在于：角钢底部开有两个腰型孔，通过沉头螺栓螺母与底板相连，实现角钢在底板上的水平移动。

5.根据权利要求1所述的用于结构模型水平或竖向减振试验的调谐质量阻尼器，其特征在于：所述永磁铁为轴向充磁的圆环形永磁铁，该圆环形永磁铁套装在悬臂梁的自由端。

6.根据权利要求1、2或5所述的用于结构模型水平或竖向减振试验的调谐质量阻尼器，其特征在于：铜管相对永磁铁的外伸轴向长度大于永磁铁厚度的2倍，铜管与永磁铁的水平、竖向净距分别大于水平、竖向TMD的设计位移振幅，铜板与永磁铁的轴向净距控制在3～5mm。

7.根据权利要求3所述的用于结构模型水平或竖向减振试验的调谐质量阻尼器，其特征在于：铜管相对永磁铁的外伸轴向长度大于永磁铁厚度的2倍，铜管与永磁铁的水平、竖向净距分别大于水平、竖向TMD的设计位移振幅，铜板与永磁铁的轴向净距控制在3～5mm。

8.根据权利要求4所述的用于结构模型水平或竖向减振试验的调谐质量阻尼器，其特征在于：铜管相对永磁铁的外伸轴向长度大于永磁铁厚度的2倍，铜管与永磁铁的水平、竖向净距分别大于水平、竖向TMD的设计位移振幅，铜板与永磁铁的轴向净距控制在3～5mm。

9.根据权利要求2所述的用于结构模型水平或竖向减振试验的调谐质量阻尼器的设计方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

1)首先确定结构模型减振试验用调谐质量阻尼器的质量m_TMD、频率f_TMD、阻尼比ξ_TMD；

2)确定铝棒的尺寸(长度l、直径D)，铝棒刚度系数为而k＝k_TMD＝m_TMD(2πf_TMD)²，因此有D4l3=64mTMD(2πfTMD)23πE···(1)]]>

其中，k为铝棒刚度系数，EI表示铝棒的抗弯惯性矩，E为铝棒材的弹性模量，I是材料横截面对弯曲中性轴的惯性矩，根据式(1)，通过试算D的尺寸来确定l的长度，在试算的同时验算铝棒的应力与变形是否满足结构安全与正常使用状态要求；

3)确定耗能元件的材料与尺寸，根据TMD的目标阻尼参数c_TMD＝2m_TMD(2πf_TMD)ξ_TMD，以及电磁阻尼系数简化计算公式c＝σδSB²(σ与δ分别表示导体的导电系数、厚度，S表示永磁铁在导体板上的投影面积，B表示永磁铁主磁感应强度的大小)与c＝c_TMD，即可通过试算确定TMD耗能元件相关构件的尺寸；

4)确定质量块配重，根据步骤3)确定的永磁铁尺寸计算永磁铁的质量m，如m＜m_TMD，则在永磁铁上附加一个质量为m_TMD-m的铁块；

5)确定剩余构件的尺寸与细节连接。