冲击/周期载荷作用下分布式调谐质量阻尼器对响应控制的影响

宋吉祥，吴 炜，严定帮，郭双喜，陈伟民

（1.中国科学院 力学研究所，北京 100190；2.中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471009；3.中国科学院大学 工程科学学院，北京 100049）

0 引言

悬臂梁是一种常见的工程结构，例如飞机机翼、吊车悬臂、混凝土泵车的悬臂、高压电电塔悬臂、航天机械臂［1］、太阳翼［2］等。由于悬臂梁仅在一端有固定约束，结构刚度低，所以在受动力荷载作用时，位移响应大，应力幅值偏高，容易导致结构疲劳破坏。因此，如何有效抑制悬臂梁的振动响应一直是工程上研究的热点和难点。

事实上，关于悬臂梁/板振动控制的研究已有大量成果。例如，针对飞行器固定机翼的振动控制和颤振抑制，压电结构被广泛使用，并且取得了良好 的成果［3-10］。FEI［11］使用基于xPC 目 标实时系统的主动控制方法，控制压电作用器，抑制悬臂梁的振动。许睿等［12］基于模糊控制方法对柔性太阳能帆板振动进行了控制，数值结果表明采用变论域自适应模糊控制比简单模糊控制的效果更好，但是采用压电材料不仅需要有外部电源且主动控制算法复杂，而被动控制由于不需要外部能量，并且构造简单、易于维护，因而得到广泛关注。例如，调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper，TMD）应用于建筑结构、桥梁、海洋工程、抗震工程［13-16］。BAE 等［17］将涡流阻尼器与调谐质量阻尼器组合在一起控制悬臂梁振动，发现即使不调谐，该装置依然可以增强TMD 的阻尼效果。VERMA 等［18］在安装单桩式海上风力涡轮机的叶片时，通过在风塔上安装TMD，降低风塔与叶片的相对冲击速度达到了40%。……