【发明授权】外伸梁阻尼减振装置_山东理工大学_201811395296.6 

申请/专利权人:山东理工大学

申请日:2018-11-22

发明/设计人:刘灿昌;刘文晓;孔维旭;李磊;秦志昌

公开(公告)日:2020-11-24

代理机构:

公开(公告)号:CN109505228B

代理人:

主分类号:E01D19/00(20060101)

地址:255086 山东省淄博市高新技术开发区高创园A座313室

分类号:E01D19/00(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.11.24#授权;2019.04.16#实质审查的生效;2019.03.22#公开

摘要:提出梁阻尼减振装置与控制方法,利用阻尼减振器对梁进行弯矩控制,减小梁的振动幅值,减小振动导致的桥梁疲劳损伤。阻尼减振装置由简支梁系统、阻尼弯矩控制系统两个部分组成。简支梁系统由梁、固定铰链支座和滚动支座组成。阻尼弯矩控制系统由固定端、时滞控制器、阻尼控制器和控制梁组成。桥梁外伸结构阻尼减振装置,利用阻尼减振器对桥梁进行弯矩控制,控制器占用空间小,易于安装。

主权项:1.一种外伸梁阻尼减振装置,由简支梁系统、阻尼弯矩控制系统两部分组成;简支梁系统由梁1、固定铰链支座7和滚动支座6组成;梁1左端与固定铰链支座7连接,梁1右端与滚动支座6连接,滚动支座6与控制梁3连接;阻尼弯矩控制系统由固定端、时滞控制器4、阻尼控制器5和控制梁3组成;在控制梁3右端处,控制梁3与时滞控制器4上端固定连接,时滞控制器4下端与阻尼控制器5上端铰接,阻尼控制器5下端与固定端铰接;梁阻尼减振装置对应的阻尼减振器控制的梁1振动挠度值为 ,式中,梁1振动响应幅值梁1振动响应相位梁1一阶固有圆频率梁1振动阻尼比作用于梁1的等效力激励幅值梁1的截面面积S=bh,梁1的截面惯性矩I=bh312,w为梁1振动挠度,b为梁1的宽度,h为梁1的高度,ρ为梁1的密度,c为梁1的阻尼系数,c1为阻尼控制器5弹性系数,s为控制梁3长度,ω0为梁1的一阶固有圆频率,Ω为集中力2激励频率,t为时间变量,f为作用于梁1上的激励幅值,a为集中力2到固定铰链支座7的距离,E为梁1的弹性模量,I为梁1的截面惯性矩,l为梁1的长度,x为梁1位置坐标,τ为时滞控制器4的时滞量,π为圆周率。

全文数据:外伸梁阻尼减振装置与控制方法技术领域提出一种桥梁弯矩控制装置,特别是桥梁阻尼减振装置与控制方法,属于桥梁弯矩控制领域。背景技术当运载工具通过桥梁时,桥梁结构不仅承受静力作用,还要承受移动荷载以及桥梁振动惯性力的作用,引起桥梁的振动,桥梁结构的振动能使结构构件产生疲劳,降低其强度和稳定性。当运载工具过桥时的振动频率与桥跨结构自振频率相等或接近时,引起的共振会使车桥动力响应加剧,桥梁振动幅值过大可能会对桥上运载工具的运行安全和稳定性产生影响,甚至产生破坏。通过安装调制阻尼器对桥梁进行振动控制,取得较好的效果,但是桥梁自身结构无法为调制阻尼器安装留出空间,难以有效应用于桥梁的阻尼减振。针对此现象,本发明提出一种桥梁外伸结构阻尼减振装置,利用阻尼减振器对桥梁进行弯矩控制,减小桥梁的振动幅值,减小振动导致的桥梁疲劳损伤。发明内容针对桥梁振动控制现有技术存在的缺陷,本发明提出一种桥梁阻尼减振装置与控制方法,控制装置由简支梁系统、阻尼弯矩控制系统两部分组成。简支梁系统由梁、固定铰链支座和滚动支座组成。梁左端与固定铰链支座连接,梁左端与滚动支座连接,滚动支座与控制梁连接。阻尼弯矩控制系统由固定端、时滞控制器、阻尼控制器和控制梁组成。在控制梁右端处,控制梁与时滞控制器上端固定连接,时滞控制器下端与阻尼控制器上端铰接,阻尼控制器下端与固定端铰接。阻尼减振器控制的梁振动挠度值为式中,梁振动响应幅值梁振动响应相位梁固有圆频率梁振动阻尼比作用于梁的等效力激励幅值梁的截面面积S=bh,梁的截面惯性矩I=bh312,w为梁振动挠度,b为梁的宽度,h为梁的高度,ρ为梁的密度,c为梁的阻尼系数,c1为阻尼控制器弹性系数,s为外伸梁长度,Ω为集中力激励频率,ω0为梁一阶国有圆频率,t为时间变量,f为作用于梁上的激励幅值,a为集中力到固定铰链支座的距离,E为梁的弹性模量,l为梁的长度,x为梁位置坐标,τ为时滞控制器的时滞量,π为圆周率。本发明与现有技术相比具有如下优点:1.桥梁外伸结构阻尼减振装置,利用阻尼减振器对桥梁进行弯矩控制,控制器占用空间小,易于安装。附图说明图1梁外伸阻尼减振控制装置示意图。图中:1、梁,2、集中力,3、控制梁,4、时滞控制器,5、阻尼控制器,6、滚动支座,7、固定铰链支座具体实施方式以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节,在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述,表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外,以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。下面结合附图1对本发明进一步说明:简支梁系统由梁1、固定铰链支座7和滚动支座6组成。梁1左端与固定铰链支座7连接,梁1左端与滚动支座6连接,滚动支座6与控制梁3连接。自适应阻尼弯矩控制系统由固定端、时滞控制器4、阻尼控制器5和控制梁3组成。在控制梁3右端处,控制梁3与时滞控制器4上端固定连接,时滞控制器4下端与阻尼控制器5上端铰接,阻尼控制器5下端与固定端铰接。阻尼减振器控制的梁1振动挠度值为式中,梁1振动响应幅值梁1振动响应相位梁1固有圆频率梁1振动阻尼比作用于梁1的等效力激励幅值梁1的截面面积S=bh,梁1的截面惯性矩I=bh312,w为梁1振动挠度,b为梁1的宽度,h为梁1的高度,ρ为梁1的密度,c为梁1的阻尼系数,c1为阻尼控制器5弹性系数,s为控制梁3长度,Ω为集中力2激励频率,ω0为梁1一阶固有圆频率,t为时间变量,f为作用于梁1上的激励幅值,a为集中力2到固定铰链支座7的距离,E为梁1的弹性模量,l为梁1的长度,x为梁1位置坐标,τ为时滞控制器4的时滞量,π为圆周率。算例1:梁1的宽度b为0.5m,梁1的高度h为0.04m,梁1的密度ρ为7800kgm3,梁1的阻尼系数c为100Nsm,阻尼控制器5阻尼系数为2*103Nms,控制梁3长度s为2m,集中力2激励频率Ω为20rads,作用于梁1上的集中力2激励幅值f为5*104N,E为梁1的弹性模量200GPa,l为梁1的长度10m,x为梁1位置坐标5m,时滞控制器4的时滞量为激励周期的四分之一周期。计算可得阻尼减振器5减振后梁1的振动幅值为0.0199m,未加阻尼减振器5减振控制的梁1振动幅值为0.0305m,减振幅度为0.0106m,减振幅度为34.75%。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则内,所作的任何修改、等同替换以及改进,均应包含在本发明所述的保护范围之内。

权利要求:1.本发明提出梁阻尼减振装置与控制方法,梁阻尼减振装置由简支梁系统、阻尼弯矩控制系统两部分组成;简支梁系统由梁1、固定铰链支座7和滚动支座6组成;梁1左端与固定铰链支座7连接,梁1左端与滚动支座6连接,滚动支座6与控制梁3连接;阻尼弯矩控制系统由固定端、时滞控制器4、阻尼控制器5和控制梁3组成;在控制梁3右端处,控制梁3与时滞控制器4上端固定连接,时滞控制器4下端与阻尼控制器5上端铰接,阻尼控制器5下端与固定端铰接;梁阻尼减振装置对应的阻尼减振器控制的梁1振动挠度值为式中,梁1振动响应幅值梁1振动响应相位梁1固有圆频率梁1振动阻尼比作用于梁1的等效力激励幅值梁1的截面面积S=bh,梁1的截面惯性矩I=bh312,w为梁1振动挠度,b为梁1的宽度,h为梁1的高度,ρ为梁1的密度,c为梁1的阻尼系数,c1为阻尼控制器5弹性系数,s为控制梁3长度,Ω为集中力2激励频率,ω0为梁1一阶固有圆频率,t为时间变量,f为作用于梁1上的激励幅值,a为集中力2到固定铰链支座7的距离,E为梁1的弹性模量,I为梁1的截面惯性矩,l为梁1的长度,x为梁1位置坐标,τ为时滞控制器4的时滞量,π为圆周率。

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