[发明专利]基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法

摘要

本发明提供一种基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法，其包括以下步骤建立结构CS‑APTMD系统力学模型；建立结构CS‑APTMD系统动力学方程；运用基因遗传算法对CS‑APTMD进行优化计算；通过比较，选取最优组合参数设计一种新型主被动调谐质量阻尼器。本发明优越之处在于CS‑APTMD的有效性和APTMD的有效性几乎相同，但CS‑APTMD的冲程显著小于APTMD的冲程。

主权项

一种基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤一，建立结构CS‑APTMD系统力学模型：由结构自身的质量ms、阻尼cs和刚度ks，在单个调谐质量阻尼器TMD的基础上又串联增加一个小质量块，并施以一定的驱动力；在结构质量块与小质量块之间添加一个线性附加阻尼器；然后建立结构基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器系统，即结构CS‑APTMD系统的力学模型；步骤二，建立结构CS‑APTMD系统动力方程：根据结构动力学原理，对结构及调谐质量阻尼器TMD、主动调谐质量阻尼器ATMD进行受力分析，建立结构CS‑APTMD系统动力方程，该系统的动力方程表示为下式：式中，为地震地面运动加速度；ys为结构相对于基底的位移；yT为TMD—即大质量块—相对于结构的位移；yt为ATMD—即小质量块—相对于结构的位移；ms、cs和ks分别为结构的受控振型质量、阻尼和刚度；mT、cT和kT分别为TMD质量、阻尼和刚度；mt、ct和kt分别为ATMD质量、阻尼和刚度；cL为线性附加阻尼器的阻尼；ut(t)为作用于TMD和ATMD之间的主动控制力；步骤三，对结构CS‑APTMD系统进行振动控制参数的优化；步骤四，设计优化的CS‑APTMD：通过比较结构，考虑控制的有效性和阻尼系统冲程控制的有效性，选择最优组合参数，参照原结构的参数设计优化的CS‑APTMD，用于控制结构振动。