减振技术论文篇（1）

1.引言

随着科技的飞速发展，惯性导航系统被广泛应用于航空、航天、航海以及其他工业设计等领域内。特别是现代战争的发展，对于武器平台的精度打击、机动性、自我生存能力提出了更高的要求。惯性导航系统能够通过惯性装置自主提供运载体的加速度、速度、姿态等导航信息，不需要外界信息的介入，是一种真正意义上的自主导航系统[1]。

对于振动被动控制技术，人们早期研究的重点是减振、隔振的方法。随着动力学理论的发展以及材料科学与技术的发展，基于结构动力学和新材料、新结构的动力学和结构优化设计成为了新的研究方向。1928年，在动力减振器的基础上，J.Ormondry和J.P.DenHartog提出了阻力动力减振器，并建立了完整的动力调谐减振理论[2]。Snowdon描述了无阻尼悬臂梁共振时，联入减振器减小由梁的始端传到梁终端的激振力，用定点法确定了减振器的最佳参数设计。2009年，国防科技大学的庹洲慧等人对机抖激光陀螺的捷联惯性导航系统进行了减振结构设计，仿真分析了减振系统中减振器的布局方案，建立了减振系统的振动响应模型，并用有限元法获得了减振系统的模态频率和振型，用有限元分析验证了减振设计[3]。从20世纪初开始，以理想的刚性基础单层隔振系统为研究对象的经典隔振理论就已经得到了初步的发展，单层隔振是最基本的隔振措施，其隔振效果的评价标准为传递率[4]。单层隔振理论认为只要频率比就具有良好的隔振效果，并且频率越高，隔振效果就越好[5]。但是在大量的工程实际当中，单层隔振系统的高频隔振性能并不理想，且激振频率越高，理论与实际结果就会有越大的偏差。因此在结构的被动减振设计中，阻尼材料和阻尼元件的研制及阻尼机理研究至关重要。

2.系统组成

在工程设计当中，如果对被减振对象的隔振目的和设计准则缺乏了解，则会使系统的隔振效果不太理想，同时由于不同物体对隔振的要求都不同，因此要设计出一个最优的隔振系统是非常困难的。此外，被隔振设备的工作频段和其内部结构或工作环境的不断变化都增加了隔振系统设计的难度。针对不同的工程实际问题应该遵循不同的设计原则，捷联惯导系统是属于精密仪器设备，其隔振系统的设计既要能有效的减振，又不能产生附加的线振动和角振动，这样才能真正满足惯导系统高精度的要求。同时还应当满足以下要求：经济合理，成本低;通过合理的布置隔振器件的位置，能够使系统的质心与隔振器的总刚度在一条直线上，尽量避免振动耦合;隔振系统的单自由度设计;捷联惯组隔振后的最大振动响应满足振动幅值的要求。

针对以上设计原则，考虑捷联惯组的自身安装要求和动力学特性，对捷联惯导系统的隔振器的安装采用对称安装的设计方案，这样使整个隔振系统的安装结构上具有多个对称面，可以尽量减少振动的耦合。隔振系统原理图如图1所示，捷联惯组载体的振动（振源）引起安装支架的振动，在安装支架与捷联惯组之间的隔振器件吸收、隔离大部分安装支架传递来的振动，从而减小捷联惯组本身的共振，保护捷联惯组。

图1 被动隔振系统原理图

图2 捷联惯导系统被动隔振实验系统图

3.捷联惯导系统实验与仿真

对捷联惯导系统（如图3所示）在ACT2000振动台上进行测振实验。

图3 捷联惯组安装组件模型

在振动实验过程中，捷联惯导系统出现失效如图4所示。

图4 捷联惯组失效图

鉴于实验过程中捷联惯导系统出现失效，我们通过方针进行验证。

运用完全法对捷联惯组安装组件进行频率范围为100～3000Hz的谐波加载，通过分析可以得到，捷联惯组质心处的幅频特性曲线如图5所示。

从图5可以看到，曲线分别在358Hz、568Hz、870Hz、2342Hz处有峰值，说明捷联惯组质心在以上四个频率处的幅值最大，即发生共振，与实验结果基本一致。共振频率与捷联惯导系统安装组件的固有频率很接近。并且在568Hz、870Hz处的幅值明显比其他两个幅值大，这也说明了其中捷联惯导系统安装组件的第二、三阶模态对导航精度的影响较大。图6和图7分别给出了捷联惯导系统安装组件在568Hz和870Hz处发生共振时的Y轴方向的应力云图。

图5 捷联惯导系统质心处的谐响应幅频特性曲线

图6 安装组件在频率568Hz共振时Y轴应力云图

图7 安装组件在频率870Hz共振时Y轴应力云图

图8 正弦加载时惯组质心位移时间图

从图6和图7可以看出，在发生共振时，安装支架处的应力较大，说明在这些地方振动引起的变形较大，与实验中出现裂纹位置相符。

某装备的捷联惯导系统在运行过程中，承受约为20g的振动载荷，对导航精度有一定的影响。针对被动隔振系统和安装组件的二阶模态，仿真中对安装组件的支架两侧分别施加和等效激励，分析得到如图8的捷联惯组质心位移时间图。

4.捷联惯导系统被动隔振分析

捷联惯导被动隔振系统在捷联惯组与安装支架之间安装橡胶隔振器，振动过程中，橡胶隔振器吸收减小外界振动激励，从而减小振动的传递效率。选用硅橡胶材料的隔振器件，硅橡胶的材料参数为：弹性模量，泊松比，密度，另外还有两个常数和。采用的单元类型为具有超弹性的solid185单元，划分网格如图9所示。

图9 捷联惯导被动隔振模型网格图

对被动隔振系统的安装支架两侧同样施加正弦载荷，进行分析计算得到如图10的捷联惯组质心处的位移时间图。

图10 加载时质心的位移时间图

从图10与图8（a）对比分析可得，在被动隔振系统二阶共振频率处，施加相同的正弦载荷，被动隔振系统由于装入隔振器件后，隔振器件在振动过程中吸收外界振动激励，使惯组质心的振动幅值明显减小，最大振幅的减振幅度在22.2%。与实验结果基本相符。

5.结论

对捷联惯导系统进行振动试验，得到其应力集中点，通过ANSYS仿真进行验证。通过对捷联惯导系统增加隔振器件，进行正弦加载分析，被动隔振系统由于装入隔振器件后，隔振器件在振动过程中吸收外界振动激励，使惯组质心的振动幅值明显减小，最大振幅的减振幅度在22.2%。

参考文献

[1]庹州慧，胡德文，李如华，魏建仓.捷联惯导系统减振设计[J].中国惯性技术学报，2009，17（6）：648-650.

[2]Lawrence A.Modern inertial technology，navigation，guidance，and control.New York：Springer-Verlag Inc，1998.

[3]牟全臣，黄文虎，郑刚铁，王心清，张景绘.航天结构主、被动控制技术的研究现状和进展[J].应用力学学报，2009，18 （3）：18-35.

[4]姚建军，付继波，刘道静.捷联惯导系统振动耦合特性研究[J].战术导弹控制技术，2005，49（2）：55-58.

[5]李斌华.激光陀螺捷联惯组减振系统设计及其动力学特性研究[D].国防科学技术大学，2008.

减振技术论文篇（2）

关键词:CAI;TRIZ;压缩机管系;振动;阻尼器

Key words: CAI;TRIZ;compressor control system;vibration;damper

中图分类号:TP39 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)21-0241-01

1CAI技术

CAI(Computer Aided Innovation,计算机辅助创新)是以TRIZ(发明问题解决理论,TRIZ为俄文首字母)理论为核心, 融合现代创新方法、计算机技术、多领域科学知识为一体的综合创新系统。CAI最初从计算机化的TRIZ工具已发展成为了以TRIZ理论为核心, 融合现代创新方法、计算机技术、多领域科学知识为一体的综合创新系统, 并随着质量功能展开QFD(Quality Function Deployment)、公理设计AD(Axiomatic Design)等现代创新理论的融入,以及计算机技术的不断发展,CAI技术将向智能化发展。

TRIZ理论即发明问题解决理论,它是由苏联科学家根里奇・阿奇舒勒发明的技术进化的法则以及解决各种技术矛盾及物理矛盾的创新法则,一种解决技术问题,实现技术创新的各类方法组成的理论体系。

从CAI 软件进行产品创新的一般流程可以看出CAI技术的层次以及与CAE的接口。

产品创新首先进行的是基于市场预测和客户需求的需求分析,在CAI的多层次创新体系中此一层面应用最多的是QFD等分析技术该层次能够把客户需求转化为所需新技术的指标。产品创新的第二个层面是其问题定义和功能分析阶段,此层面上可应用工具较多,QFD的瀑布式分解以及TRIZ的矛盾分析都是其经常使用的工具。第三个层面是创新原理的运用及解决方案的提出,这一层面最常见的工具就是CAI技术的核心TRIZ原理,通过它我们就能形成一个较完备的方案。最后一个CAI解决问题的层面是对方案进行评估,评估方案的首都那多是一些现代的设计方法,主要是取它们能够结构化地给出评估方案的指标。通过四个层面的CAI分析,完整的工程定性方案就已经形成,将这个方案输出至CAE就可以进行具体执行方法的分析。

2管系振动问题解决方案的CAI分析

压缩机管道减振方案有很多,如增加支撑进行加固,调整管系结构固有频率;增设缓冲器、设置孔板、滤波器等。这些方案在减振的同时改变了管系的结构,按TRIZ理论分析就是所改善的通用工程参数是“物体产生的有害因素”,而这些办法所恶化的通用工程参数为“系统的复杂性”。通过对矛盾矩阵表的操作所应该采用的创新原理是19,01,31。

第19号创新原理是周期性作用原理,具体描述为:以周期性动作或脉冲,代替连续动作;如果周期性动作正在进行,改变其运动频率;在脉冲周期中,利用暂停来执行另一有用动作。

第01号创新原理是分割原理,具体描述为:把一个物体分成相互独立的几个部分;把一个物体分为容易组装和拆卸的部分;提供系统的可分性以实现系统改造。

第31号创新原理是多孔材料原理,具体描述为:使物体变为多孔或加入多孔物体;在孔结构中的孔中填入某种物质。

显然利用多孔材料原理以及周期性作用原理来进行压缩机管道减振是不现实的,那么必须应用分割原理来进行管系振动问题的解决。

3管系振动问题解决方案

在这个问题中我们所要分割的是管系的振动,具体方法是在管系中加入阻尼器来分割管系振动并增加管系的结构阻尼,可以在不改变原有管系结构的前提下,使管道振动的动能通过阻尼器转化为阻尼的热能散发出去,从而减小管系的振动。

4CAE分析及具体解决方案

针对某石化厂往复式压缩机出口管线振动为例进行阻尼减振设计。

为了降低管道的振动,根据实践的经验,我们工程中所加的阻尼器,就是要增大系统的阻尼比D。根据以上管道振动分析及理论研究,采取增加管系结构阻尼的办法来防止管道发生共振破坏。增加管系阻尼的主要办法是在管道适当的位置设置粘滞型阻尼器,将管道振动的能量转移到阻尼器中的液态粘滞阻尼中,通过阻尼的发热来耗散管道振动的能量,最终达到降低管道振动振幅的目的。

在考虑到管道的空间位置前提下,在管道的出口振动最大的三处分布安装固定三组管道阻尼器,降低并控制缓冲罐管道出口的振动。

5阻尼减振方案实施及效果

减振治理方案在机组停车检修过程中实施,阻尼器安装在管系的相应的位置。机组重新开机运行后,带负荷到100%情况下,压缩机及管道运行状况良好。

6结论

减振技术论文篇（3）

中图分类号： TQ336.4+2文献标识码： A

一、结构减震控制的概念及分类

应用结构控制系统是解决结构工程安全性问题的一个可替代的方法，从而为结构控制理论在土木工程中的应用指出了光明的前景。结构控制的概念可以简单表述为： 通过对结构施加控制机构， 由控制机构与结构共同承受振动作用， 以调谐和减轻结构的振动反应， 使其在外界干扰作用下的各项反应值被控制在允许范围内。结构减震控制根据是否需要外部能源输入可分为被动控制、主动控制和混合控制。被动控制是指不需要能源输入提供控制力， 控制过程不依赖于结构反应和外界干扰信息的控制方法。文中所讨论的基础隔震、耗能减震等均为被动控制。 

二、土木工程结构减震的控制方法

1、被动控制

结构被动控制是指控制装置不需要外部能源输入的控制方式。其特点是采用隔震、耗能减震和吸能减振等技术消耗振动能量,以达到减小结构振动反应的目的。被动控制的优点是构造简单、造价低、易于维护,并且不需要外部能源支持等。目前,被广泛采用的被动控制装置有:

1.1基础隔震体系。基础隔振是在上部结构与基础之间设置某种隔振消能装置,以减小地震能量向上部的传输,从而达到减小上部结构振动的目的。

基础隔振能显著降低结构的自振频率,适用于短周期的中低层建筑和刚性结构。由于隔振仅对高频地震波有效,因此对高层建筑不太适用。

1.2耗能减振体系。常用的耗能元件有耗能支撑和耗能剪力墙等;常用的阻尼器有金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器、黏弹性阻尼器、黏性液体阻尼器等。

1.3调谐减振系统。常用的调谐减振系统有:调谐质量阻尼器(TMD )、调谐液体阻尼器(TLD)、液压质量振动控制系统(HMS)等。调谐质量阻尼器是一个小的振动系统,由质量块、弹簧和阻尼器组成。它对结构进行振动控制的机理是:原结构体系由于加入了TMD,其动力特性发生了变化。原结构承受动力作用而剧烈振动时,由于TMD质量块的惯性而向原结构施加反方向作用力,其阻尼也发挥耗能作用,从而使原 

2、主动控制 

结构主动控制是利用外部能源, 在结构受激励振动过程中, 对结构施加控制力或改变结构的动力特性, 从而迅速地减小结构的振动反应。主动控制系统主要包括传感器、控制器和作动器3 个组成部分。

目前有关主动控制的研究内容主要分为主动控制算法和主动控制装置研究两部分。主动控制装置主要有主动质量阻尼系( AMD) 、主动拉索系统( ATS ) 、主动支撑系统( ABS) 、主动空气动力挡风板控制系统( ADA) 和气体脉冲发生器控制系统( PC) 等。主动控制算法是主动控制的基础, 它的目标是使主动控制系统在满足其状态方程和各种约束条件下, 选择合适的增益矩阵, 寻找最优的控制参数, 使系统达到较优的性能指标, 实现对结构的最优控制。目前, 它的研究基本上是以理论分析、数据模拟分析为主, 且已取得较大的成就, 但主动控制技术尚未成熟。从目前已有的研究来看, 其可行性还受到一些条件的制约:

2.1 主动控制系统在地震中运作问题。日本采用AMD 和HMD 的高层建筑, 在风振和环境振动时主动控制系统运作正常, 取得很好的控制效果。但在大地震时, 很大部分的主动控制系统因故未能运作。

2.2 时滞问题。主动控制系统在工作时由于信号处理、运算、电液伺服作动自动作等都需要一定的时间, 因此时间滞后问题是不可避免的。时滞对控制系统的性能有很大影响,它使系统稳定性变差, 控制效率降低, 甚至可能产生负效应。目前, 可以通过补偿的方法来修正时滞。

2.3 能量问题。主动控制系统的运作需要依靠外部能源的输入, 如何在地震中保证有可靠的能源, 需要特别注意。

2.4 设备维护问题。作为生命线工程的大跨度桥梁的使用寿命最少为几十年, 甚至上百年, 相应的主动控制系统也需要在这么长的时间内保持使用功能完备, 如何能保证系统的完善, 特别是作为核心构件的计算机的有效性也是需要解决的问题。 

3、半主动控制

半主动结构控制参数控制，它是依赖于结构的振动反应或动荷载的信息实时改变结构的参数来减小结构的反应。它更易于实施，并且它的控制系统更为可靠。半主动结构控制的控制效果优于被动控制，略逊于主动控制。半主动控制不需要外界能量输入，因而是一种很有发展前景的抗震控制方法

4、混合控制

混合控制是将主动控制和被动控制或智能控制等2种或2种以上控制方式，同时施加在同一结构上的结构减振控制形式。近年研究较多的是以被动控制为主，主动控制为辅的主从组合方式。它兼有2种控制的优点，又克服了各自的缺点，只需很小的能量输入即可得到很好的控制效果。目前，混合控制有主动质量阻尼系统(AMD)与调谐质量阻尼系统(TMD)或调谐液体阻尼系统(TLD)的混合控制，主动控制与基础隔震的混合，主动控制与耗能减振的混合，液体质量控制系统和主动质量阻尼系统的混合。目前，隔震和耗能减振的混合控制应用较为广泛。世界上第一个安装混合质量阻尼器(HMD) 控制系统的建筑是日本东京清水公司技术研究所的7层建筑。我国南京电视塔采用了主动质量阻尼系统AMD与调谐液体阻尼系统TLD相结合的混合控制系统来控制风振。 

5、智能控制

结构智能控制包括采用智能控制算法和智能驱动或智能阻尼装置2类。当结构遇到强烈的地震作用时可能进入非线性,结构构件的承载力和刚度发生退化,实际结构模型修正是结构振动控制的一个突出问题。智能控制算法正是为了解决这一问题而引入的。智能控制算法可以不依赖精确的结构模型,或者具有很强的学习及调整逼近能力。目前研究的结构智能控制算法主要有: 

5.1模糊控制算法。模糊控制主要通过状态输出和控制输入的模糊逻辑关系,即模糊控制规则来实现系统的调节或控制。

5.2神经网络控制算法。人工神经网络具有很强的非线性逼近、自学习和自适应、数据融合以及并行分布处理等能力,在多变量、强非线性系统的辨识、建模和控制中有明显的优势和应用前景。 

另一类结构智能控制是指采用诸如磁(电)流变液体、压电材料、磁(电)致伸缩材料和形状记忆合金等智能驱动器的主动控制或智能阻尼器的半主动控制。 

结束语

目前， 世界上许多国家开展了结构减震技术与理论的研究，并致力于该技术的推广应用。结构减震控制技术是一门科学性和技术性很强的应用科学，在结构设计中应用减震控制技术， 能很好地减小地震反应从而降低抗震等级， 同时建筑物的总造价增大不多。另外， 随着结构减震技术的发展， 减震系统造价不断减低， 减震房屋的经济效益会越来越突现。结构减震技术代表着未来抗震技术的发展方向， 值得大力推广应用。 

参考文献

减振技术论文篇（4）

中图分类号：TD44 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（a）-0045-01

在工业领域普遍存在的振动是衡量设备状态的重要指标之一，当机械内部发生异常时，设备就会出现超过正常振动范围的振幅。振动故障诊断技术是以设备的机械运动模型系统在某种外加激励作用下的响应作为诊断信息的分析要素。通过对现场监测得到的振动参量进行动态数据处理与技术比对，对机械设备的运行状态作出诊断。对于出现故障的设备确定故障特征、分析故障成因等信息。振动在线与离线诊断技术具有结果准确可靠，便于实时处理等诸多特点，使其它成为应用最广泛、最普遍的故障诊断技术之一。

1 故障信号振动诊断概述

故障信号振动诊断属于动态测试技术的范畴。其基本原理是对所建立的机电系统模型在激励作用下所产生的动态响应信号作为分析源，通过对信号的振动位移、速度、加速度特征量进行分析处理，形成分析的基础数据，对比设备的行业与运行特征指标参数，对机械设备的运行状态进行判定。对存在设备故障的系统得出故障点位置、故障产生程度、故障形成因素的诊断分析结果。对机电设备现场振动信号的在线监测和离线分析是振动诊断技术的基础。对出现故障现象的机电设备进行振动监测与检测时，需要将检振传感器布置于特定测点，利用传感器拾取的信号经转化与放大滤波电路处理后变为用于分析处理的电信号。将此信号输入分析设备进行数学变换处理，获得信号的时域与频域样本；做信号分析并将结果进行记录与显示或打印输出。振动故障诊断技术常用的分析方法有多种。频域分析法是主要的分析方法。频域分析法的原理是，首先对振动信号进行放大、滤波和数值处理，进行频谱分析。从频谱分析中得到具备故障特征的多组频率，将其与理论计算得到的故障特征频率相比较，诊断设备是否存在故障，并确定故障点与故障类型。振动信号的频域分析法是机械故障诊断中广泛应用的技术手段。

2 故障诊断技术应用

在矿山设备和水泥设备的运行中，由于环境恶劣、工况复杂设备故障频发。对于设备故障的早期诊断具有极其重大的经济价值与社会意义。采用振动诊断技术进行设备的故障诊断是众多诊断技术中较为先进并可行的技术之一。

本文以矿山设备常用的管磨机的故障诊断为例，进行振动故障诊断技术的应用分析与方案选择技术的阐述。

所采用的测量与诊断分析系统模型见图1。

本系统采用振动测试装置测量管磨机减速机部位的振动烈度值，用以评判管磨机减速机振动是否超标；采用压电式速度传感器及电荷放大器和信号变换接口板，　使用美国NI公司的采样板卡实时拾取减速机输出轴部位的振动信号，在计算机硬盘上记录测点上的3维方向上的振动信号。使用美国SQI公司的振动数据采集与分析软件在计算机上进行信号的时域和频域分析。

将分析结果与管磨机振动强度的评价标准对比，检测管磨机减速机出轴部位振动的速度均方根值即振动烈度值，用以评价振动强度是否超标。根据管磨机电机的转速及管磨机减速机结构，建立计算结构理论计算模型，并计算其特征频率，确立振动信号频谱分析及故障诊断的数值参数。

3 振动信号的动态分析

管磨机减速机出轴部位的振动信号的时域及频域数据如表1所示。对如图1所示振动信号的分析与综合，有如下分析结果。

（1）振动信号的频谱分析图中，峰值频率成分为525.6Hz、163.9Hz、263.5Hz、15.2Hz。根据理论计算结果的分析可知15.2Hz为电机输出轴的回转频率。163.95Hz为15.2Hz信号对150Hz的调制，263.5Hz是减速机的第一级啮合频率。

（2）由特征频率的理论计算结果可知：电机输出轴回转频率为15.2Hz、263.5Hz和525.6Hz为第一级啮合频率的倍频，而163.9Hz为第二级啮合频率；从而得出输出轴的输出频率被调制，存在轴运转偏心和局部轴承磨损失效问题。需要进一步的深入具体部位进行故障诊断与维修。

4 设备振动故障诊断技术普及与推广

采用廉价的数据采集板卡结合相应的软件分析技术结合便携式电脑设备可以构成标准的虚拟仪器系统。利用此系统，对矿山设备进行信号的时域、频域和幅值域分析，并从中判别出设备的故障频率及故障因素。它是机电设备离线与在线故障诊断的先进技术之一。通过对测试结果的技术分析，能够较准确地反映机电设备的真实工况和故障，从而为设备的检修和维护准备充分而可靠的技术数据，有效地节约成本与费用并提高设备生产效率。此测试及分析方法对矿山设备的振动测试和故障诊断具有一定的实际应用价值。

参考文献

减振技术论文篇（5）

中图分类号:G482 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(c)-0199-01

工程结构减振实验是一门实践性很强的专业技术课程。课程任务是通过理论和实验的教学环节,使学生掌握结构试验、检测鉴定等方面的基本知识和基本技能,并能根据工程设计、施工和科学研究任务的需要,完成一般结构的试验设计与试验规划,并通过一系列实验活动得到一定的实践训练。

随着科学技术的进步和城市轨道交通事业的发展,新型实验设备与自控技术的不断发展,新型减振材料与技术的不断推新,该课程的内容也在不断扩充和更新。该创新实验设置了多项可操作性、创新性和开放性的实验内容,以学生自主设计实验、自主完成实验、自主管理实验为主要实验手段,教师只对学生参与的实验工作内容做规划,指导学生对项目的实施目标、实施方案、预期效果进行详细的设计,在调查研究、分析论证、实验检验、数据分析等方面引导学生进行独立思考和钻研探索;注重学生对实验的自主驾驭过程,着重培养学生在实验过程中的创新思维能力和创新实践能力。

1 创新实验的设计

1.1 指导原则

工程结构减振实验的教学任务是通过理论和实验的教学环节,使学生熟悉地下工程与高架的振动的原因机理及减振措施,掌握结构动力特性振动实验的基本方法和程序,同时具备熟练使用LMS振动噪声分析系统的进行模态分析的能力,准确判断结构动力特性,从而可以设计新型减振结构,并动手完成减振结构模型;通过设计实验方案加以验证。并能根据试验结果对结构做出正确分析与判断,提高学生的创新意识及动手能力,为学生从事地下工程监护、高架与轨道养护维修工作打下基础。

1.2 创新实验的来源

联系轨道交通地铁运行现状,地铁振动主要是由轮轨作用脉动力引起。脉动力与枕木固有频率、钢轨刚度、道碴刚度等参数有关,钢轨刚性越大,脉动力变化越小。减轻地铁振动危害的最直接和有效的办法就是减轻振源的振动,而轨道的振动是引起周围环境振动的振源。钢轨扣件是阻尼弹簧结合的轨道减振系统,吸收并耗散振动能量;具有较好的减振降噪效果。

对于地铁沿线的建筑物,减振措施主要有隔振和避免共振两个措施。隔振就是把建筑物与振源隔离开,阻止振动波向建筑物输入。通过改变建筑物的自振频率,避开与地铁诱发的环境振动共振的频率,可以减轻地铁沿线建筑物的振动。由于结构的自振频率与质量和刚度的分布密切相关,所以通过调整建筑物的质量分布或局部构件的刚度大小就可以改变结构的自振频率。

1.3 创新实验方案

既然振动的振源取决于材料刚度与阻尼器,避振也是要改变材料质量和构件的刚度,而隔振就是与振源隔离开。所以,创新实验中学生根据自己的设想设计成不同形式的结构模型,通过调节材料刚度质量、支座约束、激振方式、阻尼传导等实现结构的减振效果。减振实验的具体调节方法如以下几点。

(1)调节支座约束:采用悬臂梁与简支梁等约束。(2)调节激振方式:采用锤与激振器等激励。(3)调节材料刚度质量:采用不同材料刚度和带附加质量。(4)改变阻尼:采用阻尼支座与带传导阻尼等。

2 创新实验的过程

2.1 实验系统的组成

结构减振教学系统由锤、激振器、振动台、8通道的SCAD数据采集器及LMS Test lab振动分析系统组成。为了方便改变结构特性,最简单的方式就是通过改变振动台上梁的支座约束方式;同时为了在模型上能进行振动控制实验研究,振动台上梁可以换成不同材料规格尺寸;为了实现不同减振方案,振动台上设计成装卸方便,并注意梁和台架的连接,保证振动台与梁形成一个整体。

2.2 激励方式

本实验系统除了带力传感器的锤激励方式外,还增设了带力传感器的激振器,可控制激励大小,并模拟地震的激励方式。通过LMS Test lab振动分析系统控制的激振器运动,从而达到控制振动台上的梁振动。

2.3 实验过程

(1)振动测量的仪器连接,梁上加速度传感器与锤或上力传感器与SCAD数据采集器相连,数据采集器再与带LMS振动噪声分析系统的计算机相连接。检查各仪器之间连线无误后,再开启电源。为带阻尼支座的减振试验。(2)打开带LMS振动噪声分析系统的计算机。(3)设定SCAD数据采集器的采样通道、采样频率和采样时间,准备采集振动信号。(4)用一个锤子或激振器沿铅直方向敲击被测振动系统的适当部位,激起弯曲振动,记录下三个加速度计的自由振动信号。(5)对记录下的三个自由振动信号进行频谱分析,根据频谱分析结果的频率、幅值和相位信息确定系统的三个固有频率和主振型。

2.4 测试手段

在振动台上梁试件上安装加速度传感器,通过测试梁的加速度反应,可以得出结构动力特性(包括固有频率及主振型测量)。测试系统采用比利时的LMS Test lab振动分析系统。

3 创新实验效果

3.1 实验数据的比较分析

学生通过做两两对照实验,比较分析各种工况梁各阶固有频率及振动幅度的实验数据;得出的结论是振动的影响因素有很多,而振动的源头和约束对物体的振动频率起着非常大的影响。其中振源就是一个最不能忽略的重要因素,而振源大小也受很多条件的支配,约束就是其中的一个支配条件,从振源到所监测的点之间的约束越多振幅也就越小,对周围环境和建筑物的影响就越小。

3.2 学生联系地铁的振动实际,得出可以采取的减振措施

(1)从支座角度考虑,在简支梁上的激振实验振动幅度较小,减振效果较好;地铁高架桥设计成整体连续梁。(2)从约束角度来说,可以增加约束个数从而达到减振效果;在地铁的铁轨扣件要采用新型弹性扣件。(3)从传播路径角度而言,中间加约束可以达到减振效果。为了隔断地铁振动向建筑物的传播,可以在轨道两侧或者建筑物周围挖一定宽度和深度的隔振沟,可以达到隔离振动的目的。

总之,学生通过创新实验独立设计创新结构减振方案,开发出不同形式的结构模型,并通过实验加以验证,很好锻炼了学生动手能力与创新思维,达到了创新实验的教学目的。

参考文献

减振技术论文篇（6）

[关键词]核电站；管道振动；技术

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0046-01

在这个能源缺乏的时代，社会经济的飞速发展和人们生活水平的日益提高都要求更多的能源供给。与此同时，传统能源日渐减少且越来越不满足环保要求，而核能作为重要的清洁能源则越来越被各国重视，核电站的应用范围也在不断扩大。而在核电站中，介质主要通过各种大小的管道来运输和做功。高温高压的蒸汽及水通过管道时会有紊乱、冲击及冲刷，从而引起管道的振动，有时甚至超出了设计工况。因此，为了使核电站管道系统更能够满足电站的整体设计运行工况，为了能更安全利用核能，核电站管道的振动问题，包括大管道和小管道，应该更引起我们的重视。

1.浅析核电站管道振动的影响

笔者根据科研和实践经验，对核电站管道振动的基本结构、工作原理、性能要求、技术参数、常见技术故障和维修要点等进行了基本了解和重点介绍，为现代化的众多生产领域的应用推广提供了重要的质量技术控制信息。随着世界各国经济形势的不断变化，我国也在不断加大作为国民经济发展支柱的核电站建设的投入，创新和改进核电站结构的合理设计对确保核电站管道振动技术质量，提升核电站的整体性能，进而提高我国核电站的经济效益以及社会效益十分重要。

2.管道振动技术处理方案

2.1减震器的增加

减震器在核电站管道振动过程中主要是用于抑制弹簧吸震后反弹时产生的震荡，以及其在反弹时出现的路面的冲击。为了防止减震器在经过不平的路面情况时，出现异常的现象，核电站管道振动技术控制人员应当适当增加减震器，吸震弹簧，适当控制弹簧的往复运动，以此抑制这种弹簧过度跳跃。在核电站管道振动过程中，除了要增加减震器还应当合理搭配减震器要与弹簧，使其硬度相搭配。[1]通过推广引震曲轴装置的使用，实现曲轴扭转震动的科学控制。减震器作为核电站管道振动系统中不可或缺的重要组成部分，保障减震器在核电站管道振动系统的稳定性、可靠性和准确性对提升核电站管道振动系统的整体运行质量具有十分重要的。减震器装置的自动校准装置主要组成部分包括计算机、感应器、控制阀等部分。

2.2支架的增加

支架在核电站管道振动过程中是能够起到一定支撑作用的构架。在进行流体输送或液冷核电站管道系统运行过程中，如果支架设计不完善，会导致错误的施工手段和施工方法，核电站内部流体和外部载荷的作用会导致支架发生不同程度的剧烈振动，容易导致核电站的动应力水平严重下降，进而破坏了核电站管道振动系统，严重影响了核电站管道结构的科学配置，容易导致核电站发生一些安全事件，破坏了核电站管道振动的应力。如果在核电站管道振动的回水管上增设H型支架，有利于通过增加支架的数量来实现核电站振动刚度的有效控制。由于核电站管道振动系统管路结构十分复杂，使得支架对振动系统的振动控制比较有利，有利于实现核电站管道振动过程中出现的补偿问题，防止核电站电桥电压出现不稳定。这就使得支架补偿片不能有效发挥作用，影响到核电站振动系统的试件材料，不利于核电站管道振动系统支架温度的合理控制，预试证明核电站管道振动系统补偿片支架的柱体温度能够迅速达到正常管道温度的有效控制，防止导线连接出现问题，实现核电站管道振动系统信号的稳定性，保障整个核电站管道振动测试系统的正常运行。核电站管道振动系统支架应用的广泛性，是核电站运行过程中承受振动压力的主要构件，能够通过支架的顶梁和柱腿实现核电站管道振动的科学控制。虽然支架在核电站管道振动系统检定过程中仍然存在一些障碍，但是技术人员应当对减震温进行定期的校验和维修管理工作。技术人员应当根据支架的整体性能将核电站管道振动系统进行不断优化，在实践中推广支架在核电站管道振动系统中的应用，对实现支架的有效监管和控制具有十分重要的意义。

2.3增加阻尼器

阻尼器是在核电站管道振动系统中，以提供核运动的阻力，耗减核电站管道振动能量的装置。利用增加阻尼器的方式来吸能减震是核电站管道振动系统运行过程中常采用的技术，核电站管道振动能够通过阻尼器实现减振消能的目的。液压粘滞阻尼器在核电站振动结构工程中经历了无数次的实验和多次的严格审查工作，并进果了科学家反复的推理论证，能够有效得使核电站管道振动在高空强风和台风吹拂的情况下防止摇晃等问题的产生。调谐质块阻尼器主要是利用核电站管道振动系统的摆动来减缓核电站的晃动幅度，有利于探查核电站工地预定地附近的地质结构。依据这些资料，为了增加核电站发电过程中振动出现的弹性来避免核电站强烈振动所带来的破坏，良好的阻尼器产生的弹性使得核电站振动系统在面临微风冲击时，能够抵消风力所产生的核电站振动。被动式的电磁阻尼器用于核电站管道振动系统，使得其转子取得了较好的减振效果。这种核电站管道振动系统阻尼器的阻尼所产生的机理是被动的，并且核电站管道振动系统阻尼器的大小根据核电站的大小实现不同的振动控制。挤压油膜阻尼器的总体结构简单、造价低，但是具有更高的可靠性。液压阻尼器在核电站的适用范围比较宽泛，对于核电站管道及设备的抗振动性具有较强的减震抗阻功能，有效控制核电站冲击性的流体振动，有效控制核电站管道振动低幅高频或高幅低频的振动。

3.对管道振动技术处理时的建议

技术人员应当重视核电站管道振动过程中，减震器、支架和阻尼器数量的增加。管道振动技术处理时应当完善减震装置设计的注意事项，比如对于核电站管道振动结构设计应当推广比较合适的消能减振设计方案，可以借鉴日本和美国的核电站管道振动设计经验，最好选择减振基本周期小于110秒的减振装置设计效果，提升核电站管道振动技术方案的整体价值。[2]核电站管道振动技术人员在进行核电站消能减振的过程中，应当将核电站结构假定为刚性，将振动视为一个时间过程，对核电站管道振动力的大小进行准确推定，并选取精准的减震器、支架和阻尼器数量来实现核电站管道振动技术的输入数据，实现对每一刻核电站管道振动反弹能力的细致观测。核电站管道振动技术人员也应当确保核电站高宽比的精确度，以期能够保障核电站消能减振技术设计的科学性和合理性。

4.讨论及发展

核电站管道振动技术人员应当综合分析减震器、支架和阻尼器的不同类型，综合考虑核电站管道振动技术消能减振的速度、位移、主轴部件的不同位置，实现核电站不同基尼数量的计算和确定工作，进而科学分布核电站管道振动技术的设计目标。技术人员要严格按照核电站管道振动技术消能减振的实际要求和具体情况沿着减振的两个主轴方向进行减震系数的设置，提升核电站整体结构的消能减震能力，并根据核电站管道振动技术设计工程的强扩张性构建出科学合理的消能减震受力体系。此外，要重视核电站消能减震设计的质量管理、设计进度管理、安全管理和投资管理这几个方面，积极引导核电站核电站管道振动技术人员不断提升核电站管道结构的消能减震设计技术，提高核电站管道结构消能减震设计的效率和综合竞争力。

5 总结

减振技术论文篇（7）

中图分类号： TQ336 文献标识码： A 文章编号：

耗能减振技术是建筑结构抗震减振设计中的一个新技术。耗能减振技术有调谐液体阻尼器TLD、调谐质量阻尼器TMD等。这些耗能减振技术广泛应用于实际工程中。而混合控制技术是将建筑结构振动控制技术中的主动控制、半主动控制、被动控制结合起来。由于集合了诸多振动控制技术的优点，成为了目前建筑结构振动控制的主要研究热点。例如，将TLD和粘性流体耗能器混合，可以减少TLD的起振阶段缺陷，从而提高建筑结构的地震控制效率。

建筑结构的动力特性和各种减震控制的方式，都和输入的地震能量有联系。目前，建筑工程结构都是基于刚性地基来进行减震控制的设计。土与结构的相互作用SSI，会使得土层地基上的建筑结构和刚性地基相比较，降低了自振频率，增大了振动效应。最终会影响整个建筑结构的控制减震效果。无论是主动控制还是半主动控制，SSI控制规律、方法都需要考虑较多的因数，控制的效率也不能达到刚性地基的程度。SSI体系中的TLD、TMD也不可能比刚性地基减震效果好，甚至会出现负效应。土层地基软，则SSI影响则会更大。如果要对土层地基上的建筑结构进行抗震控制，则需要考察SSI体系的地震特点。如果要实施减震的设计控制，则要在设计和控制分析中考虑SSI影响。本文主要探讨了讨论SSI对VFD、TLD混合控制的减震效果。

1土层地基建筑结构混合控制的方程公式

刚性地基上的建筑结构混合控制时，受控的结构在地震反应状态下的方程公式为。

该式是基于TLD的系统总坐标而建立的。其中，C、K是TLD总坐标中的质量和刚度矩阵。指的是TLD装置处于总坐标系下的质量矩阵，指的是TLD装置处于总坐标系下的阻尼矩阵，是TLD装置处于总坐标系下的刚度矩阵。是总坐标系扩展获得的阻尼矩阵。、是自由度对地面的加速度，、是速度、位移向量。I为地震作用的位置，是水平地面运动的加速度。

而柔性地基上的建筑结构混合控制，则将整个体系分为三部分，即群桩基础、刚性承台、上部结构。运用子结构建立的上部结构方程为。

是建筑结构处于自由场地运动时的加速度，包括转动向量和平动分量。是基础单位运动时产生的上部分拟静力位移的矩阵。而如果不考虑输入地震能量的竖向，那么刚性承台则为。是承台质量惯性的矩阵。最终将这些方程式全部汇合在一起，用和频率无关的阻尼器和弹簧来代替地基的阻抗作用。那么台底面的反力和位移关系则可以用公式表示为：。=，=。在地基的阻抗过程中，是迫振频率。而取建筑结构上部分或者是桩基或桩基结构的基频。

2分析数值

选择不同的2个串联规格的剪切型钢结构来当计算的模型。I模型有15层，每5层的层间刚度和质量都相同，层间质量自上而下依次是4.5×kg、4.8×kg、5.4×kg，层间的剪切刚度依次是12.43×N/m、12.98×N/m、14.23×N/m。I模型为11×kg承台质量、17×17的承台平面尺寸、5×承台惯性矩。有0.5m的桩径、21m的桩长和2.5m的桩间距。Ⅱ模型为20层，每5层的层间刚度和质量都相同，自上而下层间质量为8.5×kg、9.5×kg、11.6×kg、128×kg。层间的剪切刚度依次是47.8×N/m、53.7×N/m、67.9×N/m、72.4×N/m。Ⅱ模型为2.3×kg承台质量、33×33的承台平面尺寸、2.2×承台惯性矩。有0.9m的桩径、41m的桩长和3m的桩间距。土层地基的厚度大概为310m，如果是均匀土层，那么剪切波速则是150m/s、200m/s、300m/s、350m/s。

混合控制的设计，是按照/为0.98，设置TLD减震装置在建筑结构的顶部。如果不考虑SSI，那么基频属于刚性地基上的建筑结构。如果需要考虑SSI，那么则基频是土层地基上的建筑结构。分别在I模型、Ⅱ模型的每层设置好VFD，I模型达到了2500kNs/m，而Ⅱ模型达到了4000kNs/m。这样的附加阻尼在刚性地基上的建筑结构，等于顶层1.42%阻尼比和底层0.95%阻尼比。建筑结构的振型不会对附加阻尼有正交，因而不能等效结构附加的阻尼。在I模型、Ⅱ模型中输入Taft波、E1一Centro波的地震波。

为了进行比较，可以对钢结构模型分成两种情况来计算地震反应时程。一种是混合控制，一种是不设减震控制。再利用地震反应峰值和均方值来计算在混合控制的条件下，建筑结构的减震效果。考察中的结构地震反应有三个表征性的反应量，即底层剪力、顶层加速度和顶层位移。将考察的结果和数据记录下来。

3得出结论

不同的地震波，会导致在混合控制系统下的建筑结构其减震效率发生差异。地震波中的上海人工波比较适用于软地，而Taft波、E1一Centro波适合刚性地基。这就表明，在实际检验建筑结构混合控制的效果时，要选择好地震波的种类，要和实际场地相符。而不同种类的建筑结构混合控制也有着较大差别的减震效率。在模型I和模型Ⅱ的比较中发现，模型I自振频率比较高，而模型Ⅱ的自振频率低。自振频率高的建筑，其减震效率比自振频率低的建筑要高。

土层地基的土层逐步的变软，那么土层中的剪切波速就会逐步的减小。从而降低了混合控制中的减震效率。轻阻尼的钢结构，如果土层基岩比较硬，那么建筑结构的混合控制就有较高的减震效率。位移以及剪力地震的方值会在40%—70%的范围内。而在软弱的地基场地之下，建筑结构的混合控制就会降低减震的效率。大约减震效率会降低25%以内。和仅仅使用TID的建筑结构相比，考虑了SSI之后，便能够很有效的将结构体系减震效率提高上来。土层地基中的土层一旦变软，那么SSI的作用就会减小，那么建筑结构的抗震反应将会强于混合控制的作用。这其实和土与结构相互作用的减震效率理论模型研究有相同的结论。而有时候，建筑结构地震反应中的减震效率比在峰值的减震效率还要高。这是由于建筑结构地震反应是表现结构控制时在总体耗能中的平均水平，而峰值的减震效率却是瞬间的地震耗能效率。

结束语：

土层地基上建筑结构混合控制的减震效率，会考虑到土与建筑结构的相互作用。而在VFD和TID的混合控制中，可以增强TID的抗震性能。这是一个比较科学高效的结构减震方法。土层地基的土层逐步的变软，那么土层中的剪切波速就会逐步的减小。通过实践证明，自振频率高的建筑，其减震效率比自振频率低的建筑要高。而在此时也指出，在土层地基中的软地基建筑结构实施减震控制时，需要正确的认识土与结构的相互动力作用，并且要适时的评价建筑结构控制减震的经济性和必要性。

参考文献：

减振技术论文篇（8）

 

1引言

随着大跨度桥梁的普遍兴建和高效能建桥材料的广泛应用，现代桥梁的结构形态逐渐向大跨、轻、柔方向发展。虽然这对于美观及经济性方面是有益的，但是却给结构设计、施工甚至运营提出了更高更严格的要求。大跨度桥梁作为生命线工程的重要组成部分，在政治、经济领域占据着重要的地位，对于它们的安全性应给予格外的重视。现代桥梁结构趋于轻、柔的特点给结构本身抗风抗震性能提出了考验。随着大跨度柔性桥梁的出现，风荷载往往成为结构上的支配性荷载。风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。风在行进中遇到结构，就形成风压力，使结构产生振动和变形。桥梁受风力的作用后，结构物振动与风场间产生的互制现象―空气弹力效应所引起的气动力不稳定现象机率大为增加，强风、弱风都有可能使之整体或局部产生损坏。例如，1940年11月7日，美国华盛顿州建成才4个月的老塔科马(Tacoma)悬索桥(主跨853m)仅在8级大风作用下就发生强烈的风致振动而破坏的严重事故。该事件促使了桥梁工程界对结构风致振动的研究，并由此发展了一门新的学科―桥梁风工程学。近几年来，随着我国大跨度桥梁的建设，桥梁风害也时有发生，江西九江长江公铁两用钢拱桥吊杆的涡激共振；上海杨浦大桥斜拉索的涡振和雨振损坏套索等。由此可见，通过对大跨度桥梁的抗风问题进行理论研究，采取有效的措施把风对桥梁的危害控制在容许范围内，具有十分重要的理论价值和实际意义。

2桥梁结构的风致振动

桥梁结构风致振动可分为两大类：一类为限幅振动，主要包括抖振和涡激振；另一类为发散性振动，主要包括驰振和颤振。

桥梁的抖振是指桥梁结构在紊流场作用下的随机性强迫振动。根据现有研究成果，抖振虽然并不像颤振那样引起灾难性的失稳破坏，但是过大的抖振响应在桥梁施工期间可能危及施工人员和机械的安全，在成桥运营阶段则会带来结构刚度问题而影响行人和车辆的舒适性以及引起交变应力缩短构件的疲劳寿命。

气流绕过物体时，在物体两侧会形成不对称脱落的漩涡，从而形成交替作用在物体上的横风向的涡激力或力矩，结构在这种类似简谐力的作用下，就会发生横风向或扭转的涡激振动，并且在漩涡脱落频率与结构的自振频率一致时将发生涡激共振。对桥梁结构而言，除透风率大于50%的桁架主梁可以不考虑涡激振动外，一般均需对主梁整体的涡激振动。此外，大跨度系杆拱桥的吊杆、斜拉桥的斜拉索、悬索桥和斜拉桥在施工阶段的独塔等也易于发生涡激振动。论文参考网。

浸没在气流中的弹性体本身会发生变形或振动，这种变形或振动相当于气体边界条件的改变，从而引起气流力的变化，气流力的变化又会使弹性体产生新的变形或振动，这种气流力与结构相互作用的现象称为气动弹性现象。气动力不稳定是一种典型的气动弹性现象。气流中的结构在某种力的作用下挠曲振动，这种初始挠曲又相继引起一系列具有振荡或发散特点的挠曲，这就是气动弹性不稳定。一切气动弹性不稳定现象都必含有因物体运动而作用在物体上的气动力，这种气动力就是自激力。桥梁结构的驰振与颤振是两种最主要的气动弹性不稳定现象，并可能造成严重的灾难性后果。

3桥梁风振的控制方法

对于大跨径桥梁，风致振动的形式多种多样，各种风致振动的机理也不同。单纯采用空气动力学措施并不能兼顾各个方面。理想的做法是选择适当的空气动力学措施，同时采用适当的振动控制措施(如增加阻尼器)来进一步抑制和减小桥梁结构风致振动。1972年Yao提出了结构控制的概念，将控制论引入了土木工程结构之中，从而开辟了崭新的研究领域。论文参考网。上世纪80年代以来，桥梁风振控制理论研究发展迅速，并且得到了实际应用。就目前技术水平而言，结构振动控制技术主要包括基础隔震、被动耗能减振、主动控制、半主动控制、混合控制及智能控制等。

基础隔震是在上部结构和基础之间设置水平柔性层，延长结构侧向振动的基本周期，使基础隔震结构的基本周期远离地震动的卓越周期，使上部结构的地震作用、横向剪力大幅度减小。同时，结构在地震反应过程中大变形主要集中在基础隔震层处，而结构本身的相对变形很少，此时可近似认为上部结构是一个刚体，从而为建筑物的提供良好的安全保障。

结构耗能减振就是把结构的某些非承重构件(如支撑、剪力墙、连接件等)设计成耗能元件，或在结构的某些部位(层间空间、节点、连接缝等)装设耗能装置。在小幅振动时，这些耗能元件或耗能装置具有足够的初始刚度，处于弹性状态，结构仍具有足够的侧向刚度以满足使用要求。当出现大幅振动时，随着结构侧向变形的增大，耗能元件或耗能装置率先进入非弹性状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震或风振能量。

结构主动控制是在结构受到外部激励而发生振动的过程中，利用外部能源瞬时施加控制力或瞬时改变结构的动力特性，以迅速衰减和控制结构振动反应的一种减振控制技术。结构主动控制需要实时测量结构反应或环境干扰，采用现代控制理论的主动控制算法在精确的结构模型上运算和决策最优控制力，最后作动器在很大的外部能量输入下实现最优控制力。在结构反应观测基础上实现的主动控制成为反馈控制，而结构环境干扰观测基础上实现的主动控制则称为前馈控制。

结构半主动控制是在主动控制的基础上提出的，是一种以参数控制为主的结构控制技术。它是根据控制系统的输入输出要求，利用控制机构来实时调节结构内部的参数，使结构参数处于最优状态。结构半主动控制的原理与结构主动控制的基本相同，只是实施控制力的作动器需要少量的能量调节以便使其主动地甚至可以说是巧妙地利用结构振动的往复相对变形或相对速度，尽可能地实现主动最优控制力。因此，半主动控制作动器通常是被动的刚度或阻尼装置与机械式主动调节器复合的控制系统。

混合控制是主动控制和被动控制的联合应用，使其协调起来共同工作。这种控制系统充分利用了被动控制与主动控制各自的优点，它既可以通过被动控制系统大量耗散振动能量，又可以利用主动控制系统来保证控制效果，比单纯的主动控制能节省大量的能量，因此有着良好的工程应用价值。

把经验和直觉推理、综合判断等人类生物技能应用于一般控制之中，使结构具有感知、辨识、优化和自我控制等功能的控制称为智能控制。论文参考网。结构振动的智能控制是国际振动控制研究的前沿领域，主要涉及智能材料、人工智能、自动控制、力学、电学、机械和计算机等多门学科。结构智能控制主要包括两类：一类是利用智能材料研制的智能减振控制装置对结构实施的局部振动控制；另一类是将模糊逻辑控制、神经网络控制和遗传算法等智能控制算法应用于结构的振动控制。由智能材料制成的智能可调阻尼器和智能材料驱动器等智能减振控制装置构造简单、调节驱动容易、能耗小、反应迅速、时滞小，在结构主动控制、半主动控制、被动控制中有广阔的应用前景。

对于桥梁结构的风振控制，应依据不同的部位，采取响应的振动控制措施。例如，对于桥梁主体的风振控制目前主要采用减振技术。比较成熟的控制装置有调谐质量阻尼器（TMD）、调谐液体阻尼器（TLD）等，其中以TMD应用最为广泛。对于斜拉桥、悬索桥的索塔风振控制装置多采用主动质量驱动器（AMD）及悬挂式TMD。对于拉索振动控制，由于其振动机理比较复杂，因而拉索控制方式的探索也较活跃。大致有三种：其一，耗能减振方式，即采用高阻尼橡胶做成胶圈，安装在拉索的钢导管中。其二，采用专门的阻尼减振器，即在拉索与桥面相交处设置一对阻尼器，用以减小拉索自由长度，反馈拉索振动时的相对位移和相对速度。其三，采用减振副索，即用不锈钢丝绳将斜拉索连起来，借以增强拉索间的互相约束，增大附加阻尼。

4重点研究方向

鉴于桥梁风致振动控制当前存在的不足，应对其成桥后和施工状态下的风振理论及控制进行进一步的研究，主要有：空气振动的控制理论、控制措施、装置及相应的试验研究；数值模拟风洞及空气的动力稳定性计算的计算机仿真技术研究；大跨度桥梁结构体系的空气动力稳定性研究及相应的全桥模型实验；施工阶段空气动力稳定性研究及相应试验；空气动力参数的识别方法、评价及相应的风洞试验。以上问题的研究和解决势必为桥梁的建造产生直接的指导作用，使桥梁的振动控制研究更加科学、经济、可靠。

5结语

减振技术论文篇（9）

我国建筑行业有着悠久的发展历史，在建筑行业不断发展过程中很多新技术和新材料和不断涌现，建筑工程施工技术也取得了很大进步。现阶段，西方发达国家以及开始着手研究高层建筑物的振动控制技术。我国高层建筑工程项目建设数量不断提升，高层建筑工程项目与传统建筑工程项目建设有着较大的差异性，对建筑工程项目的耐久性和稳定性要求更为严格。我国想要促进建筑行业的进一步发展，使得我国建筑水平不断发展到一个新的高度，也需要加强建筑结构隔震、减振和振动控制的研究力度。

1被动控制与主动控制隔震技术分析

隔震技术发展速度很快，属于一种比较典型的建筑结构振动控制就是。但是需要注重的是，现阶段我国建筑领域中对高层建筑工程项目的减振机理还没有形成统一性的认知，相关研究理论还不够丰富，导致高层建筑工程项目隔震结构设计工作开展中缺乏有力的依据，高层隔震结构不能发挥出应用的作用，甚至还会导致高层建筑工程项目应用存在一些不良安全隐患。对于建筑隔震结构而言，高阶振型反应谱加速度的减少量在一定高度反应谱加速度减少量中会超出很多，但是在多层建筑工程项目中，高阶振型的减少量与低层振型并没有存在较大的差异性。（1）被动隔震控制技术。被动隔震控制技术应用中，最为关键的就是基层隔震处理。建筑结构设计人员会在建筑结构的基础部门与上部结构之间进行隔震层的建设，从而有效实现建筑基础与上部结构的有效隔离，降低地震能量的传播成效，提升建筑工程项目的抗震性能，缩减地震能量对建筑主体结构的破坏作用。与传统类型的抗震结构进行综合比较，被动隔震技术的优越性更强，可以使得建筑工程主体结构在地震自然灾害的影响下仍然保持良好的应用安全性，建筑内部中的非结构构件也可以得到保护，还能加强建筑内部众多物品振动的控制力度。地震自然灾害过后建筑工程项目不需要进行大规模的修复工作，只需要对建筑隔震装置进行更换就可以了，加强了建筑工程项目维护检修的便捷性。（2）主动隔震技术分析。主动隔震技术与被动隔震技术相比较要复杂很多，其中需要应用传感器、信号处理器等众多先进设备。在建筑物本身发生振动后，对建筑物施加一定与建筑物振动方向相反的控制力，从而降低振动对建筑结构造成的损害。传感器设备运行会检测建筑物本身的动力响应情况，同时还会对建筑外部的激励作用进行分析，将采集到的信息以数字信号的方式传输到计算机控制中心，计算机控制中心会根据编程输入的算法确定施加力的程度，在能源驱动设备的支持下输出一定的反向力，自动化的对建筑振动反应进行调节，强化建筑的抗震性能。（3）半主动和混合控制技术。半主动隔震控制体系主要是以被动控制技术为主的，通过较小功率的输出，转变被动控制系统的运行参数和实际运行转状态，输出一定的振动控制力，保证建筑结构可以一直处于健康稳定运行状态中，也可以将其称之为参数控制装置。此过程中主要是利用了建筑结构的反应信息，以及建筑结构外部的干扰信息对振动进行有效调控的。

2减振与振动阻尼器控制技术

即将原本施加在建筑结构上的地震能量转移到其它结构和构件中去，实现地震能量的转移和消耗，加强建筑主体结构的保护力度。该项技术实际应用中，地震能量消耗元件与建筑主体结构之间存在着非常紧密联系，可以将地震能量消耗元件看做是建筑主体结构中的重要构成内容，可以将其看作是建筑主体结构的延伸，具体有以下几种操作方式。第一种就是摩擦阻尼设备的应用，将摩擦阻尼设备与建筑主体结构进行有效连接，达到类似于双线性滞回特性的阻尼耗能成效，应用比较广泛的有钢丝绳、螺旋圈阻尼设备等。摩擦阻尼设备自身性能比较优越，可以自动化的进行复位，复位处理时会根据结构本身的刚度性能进行操作。

3结束语

对建筑结构的隔震、减振、振动控制进行探究是具有重要意义的，对促进我国建筑领域发展有着积极影响。建筑结构设计人员还需要不断加强研究力度，丰富相关的理论研究成果，找寻更多有效的建筑结构隔震、减振、振动控制技术，为我国建筑领域实现可持续发展提供良好的技术保障。

作者:孔源 单位:中国烟草总公司合肥设计院

参考文献

减振技术论文篇（10）

中图分类号：U239.3 文献标志码： 文章编号：

1、前言

近年来，地下工程正在城市里面的兴建，地下建筑对临近建筑的影响越来越常见。随着政府部门的关注和公民环保意识的增强，减少施工过程中的爆破振动成为国内外研究的热点问题。又由于对爆破破岩机理的理论认识仍然亟待解决和完善，所以增加了爆破振动研究的困难。本文以重庆市轨道交通3号线工贸暗挖车站为依托，研究减震孔对降低爆破振动的作用。

2、工程概况

本站位于重庆市南岸区工贸大楼主楼（砼22F/－1F）的南侧，在工贸大楼裙房楼（砼2F）之下，车站主体结构暗挖段为拱形隧道结构。车站的北侧是海铜公路、国际会展中心，东侧为南坪北路，西南侧接上海城。本站暗挖段设计起止里程SK5+684.639～SK5+808.589，车站暗挖段总长123.95m。设计为该里程范围内车站暗挖主体结构工程。车站暗挖段（SK5+684.639～SK5+808.589）采用新奥法施工，主体结构采用复合式衬砌结构，曲墙拱形断面型式，等截面封闭衬砌。洞内结构采用框架结构，框架与衬砌结构的连接采用刚性连接。

图2.1开挖典型断面

接下来把上图（图2.1）中左上角开挖断面（“1”部分）选为典型计算断面运用大型有限元程序ANSYS/LS-DYNA进行模拟分析和比较。

3、建立ANSYS模型

本站周边眼炮眼布置采用经验公式和工程类比法确定，采用隔孔装药[23]。炮眼间距E=100cm，炮眼直径d=40mm，抵抗线W=100cm，炮眼布置和参数值见表4.1。

目前，爆破对岩体损伤作用研究成果中，许多研究把掏槽炮孔爆破对岩体的破坏作用当成主要作用，而没有考虑到辅助炮孔和周边孔爆破对岩体的破坏作用。为了能更实际的体现岩体的损伤过程，本文将考虑到辅助炮孔和周边孔爆破时对岩体的破坏作用。

表4.1炮眼布置和参数值

本次模型计算取岩土计算范围150m×66m×6m，由于岩体实际边界情况是无限边界，而计算模型取的是无限岩体的一部分，在模型中需对边界人为处理。为了消除人工边界处的反射波对结构动力响应的影响，计算过程中除了顶面没有设置约束外，其余五个面设定为无反射边界条什。有限元模型单元采用六面体单元，围岩单元类型均采用solldl64单元。模型计算总装药量40kg,开挖起爆顺序为掏槽孔—辅助孔—周边孔。

图4.3计算模型网格

从图4.15~图4.18可得出工贸车站开挖爆破时，地表面水平方向不同节点的X方向最大振动速度为0.07cm/s,Y方向最大振动速度为0.1cm/s,Z方向最大振动速度为0.12cm/s,最大合振动速度为0.12cm/s。从上数据得出，沿着地表面水平方向不同节点的远离起爆点，振动速度减小。

4、计算结果分析

本次模拟总装药量40kg,光面爆破开挖起爆顺序为掏槽孔—辅助孔—周边孔。在现有的装药量情况下，由于起爆点与地表距离18m，计算所得震动影响较小。

①地表面接触处最大振动速度为0.12cm/s，随着与起爆点的距离越远爆破振动速度不断减小。根据《爆破安全规程》，爆破对周边建筑物的震动安全允许标准不得大于2.5cm/s，本次计算结果最大振动速度小于安全允许标准。

②地表正上方的合振速度峰值为0.12cm/s，而隧道拱顶的合振速度峰值为0.48cm/s，前者仅为后者的1/4。由于地震动效应在不断地衰减，距离起爆点越远，爆破振速越小。尤其在竖直方向上几乎每隔一段距离峰值会成倍减小，即地表的振动峰值远小于岩体中起爆点附近的振动峰值。

③爆破影响区地表各点振速大小、衰减波形基本一致，起爆点正上方的振动速度基本能代表该地区地表的振动情况。

④10ms以前的爆破振速峰值大，下降快，在此以后的爆破振速峰值小，衰减慢。具体来讲，前15ms振速峰值减小了3倍左右，0ms~5ms的斜率接近90度，峰值迅速增大，此后峰值开始减小。5ms~10ms的斜率约为60度，10ms~20ms斜率为0，峰值基本不变，此后的斜率略大于0度，振速峰值在0.02cm/s以下并且缓慢减小，40ms以后波形明显变疏。

⑤与普通光面爆破各个时间段的振动峰值作比较，会发现受地震动效应影响较大的时间段缩短了大概5ms（从10ms减小至5ms）。并且最大振动峰值减小了2~3倍。

5、结语

随着城市人口密度不断地增加和人们对开发地下空间愿望的不断增强，必须合理地利用城市地下空间。在城市轨道交通系统建设过程中，地铁与轻轨以及地下车站穿越城市商业区高层建筑物情况越来越多，因此必须考虑地下车站爆破施工造成的地震动问题。本文通过研究减震孔爆破技术主要得到了以下结论：①减震孔爆破技术很好的控制了爆破振速，满足规范要求，保证了地表建筑物的安全。②减震孔爆破技术方便了断裂面的产生。相同装药量下，减震孔爆破地表面接触处最大振动速度为0.12cm/s，同时该技术还缩短了地震动效应强烈作用的时间（从15ms到10ms），减小了开挖过程对围岩的扰动，为锚喷支护赢得了更长的时间，提高了爆破的质量。

综上所述，减震孔爆破技术至少有以下几方面的优势：①进一步减小了开挖过程对围岩的扰动，暂时稳固了围岩，方面后续锚喷支护工作。②提高了光面爆破的质量，例如提高了眼痕率，减少了超挖量等。

参考文献：

[1]杨其新等.地下工程施工与管理[M].成都：西南交通大学出版社,2005.

[2]朱宇.改进新建隧道对既有隧道震动影响的爆破技术[J].铁道建筑.2009,10:47.