双重单面碰撞调谐质量阻尼器参数优化及减振性能分析

李 欣，王文熙，王修勇，张 静

（1.湖南科技大学 结构抗风与振动控制湖南省重点实验室，湖南 湘潭411201；2.湖南大学 风工程与桥梁工程湖南省重点实验室，长沙410082）

调谐质量阻尼器（Tuned mass damper，TMD）作为一种研究较为成熟的阻尼器在土木工程中得到了大量的应用[1-3]。但其只有在调谐的时候才能有较好的控制效果，一旦发生失谐时则其减振效果会明显下降[4]。为了改善TMD 这一不足之处，一些学者将碰撞耗能引入TMD设计中，提出了碰撞调谐质量阻 尼 器（Pounding tuned mass damper，PTMD）。PTMD以黏弹性材料代替传统TMD中的阻尼，研究表明PTMD 相较于TMD 有更好的鲁棒性[5]。Xue等[6]将PTMD 用于单层框架和多层框架的振动控制，并进行振动台试验。李英娜等[7]研究地震作用下PTMD对海洋平台的振动控制，与TMD进行比较发现PTMD 的控制效果更好。Lin 等[8]以广州电视塔为工程背景，建立有限元模型分析了PTMD 对多自由度结构的振动有着良好的抑制效果。Yin 等[9]将PTMD 应用于风荷载、交通荷载以及桥梁耦合系统的振动控制中，安装PTMD 后桥梁的竖向位移显著降低。Wang 等[10]为了更好地利用碰撞耗能，在PTMD 的基础上取消一个限位挡板，并将碰撞间隙取为0，提出了单面碰撞调谐质量阻尼器（Singleside pounding tuned mass damper，SS-PTMD）。Wang等[11]通过风洞试验验证了SS-PTMD对桥梁的涡振有着良好的控制效果。Duan 等[12]将SS-PTMD应用于阻尼器位移空间有限的主结构上，并与传统PTMD 的减振性能比较。结果表明SS-PTMD 有更好的性能和更大的应用前景。何禹忠等[13]设计了悬臂式SS-PTMD 控制单自由度结构振动。仿真和实验研究表明SS-PTMD在调谐与失谐14%、21%时，结构阻尼比分别增加3.85%、2.35%以及1.65%，表明SS-PTMD有较好的鲁棒性。……