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考虑TMD碰撞的结构减振和稳定性研究

作　者: 李晓华
导　师: 闫安志
学　校: 河南理工大学
专　业: 工程力学
关键词: TMD 碰撞周期运动磁耦合分岔
分类号: TU973.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着科技的进步和社会的发展,高层建筑和高耸结构不断出现,并向着高强轻质的方向发展,结构的刚度和阻尼在不断的下降,高层建筑和高耸结构的振动幅度不断加大。为了人们的舒适和结构的安全,需要对结构振动进行控制。在结构振动控制中,TMD是较为常见而且有效的减振器,但是由于结构高度增加可能会出现TMD的运动空间受限,致使TMD和主结构之间发生碰撞。在碰撞的过程中,如果没有深入的考虑碰撞参数的设计问题,TMD的振动控制效力可能会减小。要想解决该问题有两种途径:①寻找合适的碰撞参数,以便达到甚至超过原来的控制效果;②寻找一种合适阻尼方式,能使主结构的减振效果不受影响的同时,减小TMD的运动空间避免碰撞的发生。本文对有碰撞TMD和有磁耦合的TMD在简谐激励下的减振效果和稳定性进行了系统的研究,取得了以下成果:1.建立了有碰撞TMD和结构的力学模型,列出了系统的运动方程并进行无量纲化;利用解的同步性和忽略小量高次项的方法,推导出了在谐激励下系统的理论解;通过数值模拟,研究了系统参数的敏感性。2.运用Poincaré映射方法,分析了碰撞系统单碰周期解的存在性和稳定性。通过数值模拟的方法,讨论了系统参数对周期运动的影响。发现在小质量比、大恢复系数、大间隙比和TMD强阻尼比情况下,碰撞系统将会在更宽外激励频率比范围内出现有规律的周期碰撞;进一步采用位置控制法(将物体控制在期望的位置),对混沌运动进行了控制。3.对有磁耦合的TMD的减振效果进行了研究。研究发现与无磁耦合的TMD相比,有磁耦合的TMD不但能使结构达到好的减振效果,而且还节省了TMD的运动空间,避免了碰撞的发生。4.利用分岔图分析稳定性与参数的关系,并且画出了倍周期分岔图的相图和庞加莱映射,使倍周期通向混沌过程表现得更明显直观。

考虑TMD碰撞的结构减振和稳定性研究

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