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斜拉索减振的悬浮磁体阵列非线性动力吸振器
| 论文题名： | 斜拉索减振的悬浮磁体阵列非线性动力吸振器 |
| 关键词： | 斜拉桥;斜拉索;调谐质量阻尼器;非线性能量阱;非线性动力吸振器 |
| 摘要： | 斜拉桥凭借其造型优美、受力合理、跨度大、不需要很大的锚碇装置等自身特有的优势成为大跨度桥梁的主要选择形式之一。斜拉索是斜拉桥中最重要的受力构件之一，其将斜拉桥主梁的重力和桥面的车辆荷载传递到桥塔上，扮演了关键的纽带角色。但是，斜拉索作为一种刚度小的轻柔性构件，极易受到外部荷载（风、雨、地震、车辆荷载等）的影响而产生大幅值的位移，同时斜拉桥一般位于河流、沿海、山区等比较复杂的环境中，这无疑增加了其服役过程中的风险。为了延长斜拉桥的服役时间并减少其服役风险，必须采取有效的措施来对斜拉索进行振动控制，避免其大幅振动带来的危害。 本文提出了一种性能优越的悬浮磁体阵列非线性动力吸振器及其优化设计方法： （1）提出的非线性动力吸振器集合了调谐质量阻尼器（TMD）和非线性能量阱（NES）两者的优点，既在结构主频率处有较好的振动控制效果，还拓宽了吸振器的频率控制范围。 （2）建立了斜拉索-吸振器系统的Lagrange运动方程并基于半解析法进行求解，即通过复变量平均法对该方程进行简化，然后使用弧长延拓法求解高阶非线性方程组，得到了斜拉索的幅频曲线图，结果表明该方法求解高阶非线性方程组具有较高的准确性。在对斜拉索单独分析的基础上，通过改变TMD、NES和非线性动力吸振器这三种阻尼器的参数来分析吸振器质量比、阻尼、线性刚度、非线性刚度、安装位置等因素对吸振器减振效果的影响，从而获得这三种阻尼器的最优参数并进行比较。 （3）研究分析斜拉索-吸振器系统的动力学特性，建立此系统的运动方程，借助SIMULINK使用状态空间法对该系统进行分析。建立了斜拉索有和无振动控制条件下的数值仿真模型来进行吸振器的参数优化，并与半解析法的结果进行对比。结果表明，基于两种方法的结果一致。 （4）根据求解结果，借助ANSYS软件建立斜拉索-非线性动力吸振器系统有限元模型，首先对斜拉索进行模态分析，然后再验证白噪声荷载和单点正弦荷载分别作用下非线性动力吸振器的减振效果。结果表明提出的非线性动力吸振器可有效减小斜拉索的振动，且具有良好的减振效果。 本文为斜拉索的振动控制提供了一种新的思路，将TMD和NES两种吸振器的优点结合起来，提出并设计了一种有效和实用的非线性动力吸振器，对斜拉索和斜拉桥的安全服役以及寿命延长具有积极意义。 |
| 作者： | 邱宁宁 |
| 专业： | 土木工程·结构工程 |
| 导师： | 安永辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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