自反饋控制摩擦阻尼器耗能性能研究.pdf

1、無論是機(jī)械裝備還是建筑結(jié)構(gòu)，在其使用或工作過程中，振動(dòng)現(xiàn)象是不可避免的。劇烈的振動(dòng)會(huì)造成結(jié)構(gòu)性能下降甚至?xí)?yán)重破壞機(jī)械結(jié)構(gòu)，造成不可挽回的重大損失。為了實(shí)現(xiàn)振動(dòng)控制，通常是在機(jī)械設(shè)備或建筑結(jié)構(gòu)中安裝相應(yīng)的減振耗能裝置。本課題在前期研究中，結(jié)合庫倫摩擦理論和控制理論設(shè)計(jì)了一種自反饋控制摩擦阻尼器。新阻尼器可以實(shí)現(xiàn)阻尼力的半主動(dòng)控制，克服了一般摩擦阻尼器輸出恒定阻尼力的缺點(diǎn)，不僅實(shí)現(xiàn)了阻尼力的可變、可調(diào)，還能根據(jù)振源信號(hào)進(jìn)行阻尼力大小的控制

2、，使得這種新型的阻尼器能夠更好的發(fā)揮耗能減振作用。前期研究雖然完成了對(duì)該類新型阻尼器關(guān)鍵零部件的剛度和強(qiáng)度分析，闡述了其耗能機(jī)理。但是，這種阻尼器在實(shí)際工作過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，熱量積存在阻尼器中就會(huì)使阻尼器的一些參數(shù)發(fā)生變化，致使阻尼器耗能性能發(fā)生波動(dòng)，產(chǎn)生“溫移現(xiàn)象”。其中溫度對(duì)影響阻尼器耗能性能最關(guān)鍵因素-初始?jí)毫?的影響最為突出。而這種影響在前期研究中沒有充分考慮。因此，本文研究的重點(diǎn)就是對(duì)阻尼器溫移現(xiàn)象的產(chǎn)生及其對(duì)阻尼器耗能性能的

3、影響進(jìn)行分析;在此基礎(chǔ)上，對(duì)原有的阻尼器進(jìn)一步改進(jìn)，增設(shè)調(diào)整裝置來消除溫移對(duì)阻尼器耗能性能的影響。同時(shí)，為該類阻尼器應(yīng)用于主動(dòng)控制奠定結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。本文的研究?jī)?nèi)容如下:
　　第一、基于溫度影響的阻尼器結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)和耗能性能機(jī)理分析。根據(jù)前期研究得到的阻尼器阻尼力理論計(jì)算公式，通過Matlab編寫相應(yīng)的程序進(jìn)行數(shù)值模擬，為研究外載荷（載荷的振幅和頻率）以及溫度對(duì)阻尼器耗能性能的影響奠定基礎(chǔ)。并且繪制出在特定載荷條件下的滯回曲線，進(jìn)行分析

4、。
　　第二、對(duì)在溫升影響下的阻尼器耗能性能進(jìn)行理論研究。分析溫移產(chǎn)生的機(jī)理、對(duì)阻尼器增壓氣室壓力的影響，得到溫度與油液壓力關(guān)系的理論公式。建立阻尼器的簡(jiǎn)化模型，根據(jù)熱平衡方程，對(duì)阻尼器穩(wěn)定狀態(tài)耗能性能進(jìn)行理論分析。首次定量計(jì)算了該阻尼器的生熱功率，通過計(jì)算模型各種散熱功率，進(jìn)而得到平衡時(shí)的溫度，并對(duì)影響平衡溫度的因素進(jìn)行分析。利用編寫的Matlab程序，修改相應(yīng)的參數(shù)，計(jì)算出不同溫度下阻尼器的滯回特性。
　　第三、阻尼器耗

5、能性能有限元仿真分析。首先對(duì)油液和增壓氣室系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，得到增壓氣室作用下阻尼器內(nèi)部油液壓力，為后續(xù)的流固熱耦合分析提供邊界條件;二是對(duì)阻尼器結(jié)構(gòu)工作過程中溫度變化仿真分析，得到阻尼器工作過程溫度變化規(guī)律和不同時(shí)刻的溫度;三是將時(shí)間—溫度變化結(jié)果作為邊界條件加載到油液氣室流體模型中，對(duì)在溫度的影響下油液壓力進(jìn)行仿真分析，得到溫度作用下油液壓力的變化規(guī)律;最后是把油液壓力輸出結(jié)果作為阻尼器的邊界條件，分析溫度變化對(duì)阻尼器耗能性能的影響