轨道非线性能量阱(track nonlinear energy sink,轨道NES)是一种具有较高频率鲁棒性的非线性质量阻尼器,但NES的非线性特点导致其减振性能对输入能量大小较敏感。为了改善其能量鲁棒性,分析考察了三层框架主体结构附加不同质量阻尼器时的响应,包括不同轨道形状的轨道NES以及用于对比的一型NES(typeⅠnonlinear energy sink)和调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)。结果表明,采用不同轨道形状的轨道NES均展现出优越的减振性能;其中使用三阶多项式轨道形状的轨道NES同时具备较高的频率鲁棒性和能量鲁棒性,对于地震作用下有可能发生损害的结构,轨道NES较TMD和一型NES展现出更强的减震控制性能。
非线性能量阱(Nonlinear Energy Sinks,NESs)属于被动结构控制技术,通过产生非线性回复力降低主体结构响应。该论文所研究的轨道非线性能量阱(简称轨道NES)是一种新型的NES,由轨道和附加质量组成。轨道与主体结构固定,质量块沿轨道运动,通过改变轨道形状,可产生所需的非线性回复力。对轨道NES进行了理论分析,推导了轨道NES回复力表达式和附加轨道NES系统的运动方程。对一两自由度主体结构附加轨道NES进行了数值优化,优化后的轨道NES减振性能良好,且对主体结构刚度的变化具备较高的鲁棒性。但同时,研究发现轨道NES减振性能对输入能量大小较敏感。为改善其能量鲁棒性,又对NES阻尼进行了研究,分析其对轨道NES减振性能的影响。结果表明,当结构刚度和初始速度一定时,轨道NES阻尼存在最优值使结构减振效果最佳,即可以通过调整NES阻尼进一步改善其能量鲁棒性。
针对脉冲荷载优化得到的轨道非线性能量阱(轨道N E S)的减震效果略差于调谐质量阻尼器(TMD)的问题,为了进一步提高轨道NES的减震性能,对轨道NES阻尼进行了分析,研究其对轨道NES减震性能的影响。模拟结果表明:通过改变轨道N E S阻尼,可以提高其减震性能,在主体结构刚度发生变化时,轨道N E S阻尼的改变可以改善其刚度鲁棒性。
非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,简称NES)是一种被动的结构控制装置,具有较强的频率鲁棒性,能够在主体结构频率发生变化后依然保持较高的减振性能。轨道非线性能量阱(Track Nonlinear Energy Sink,简称轨道NES)通过附加质量块沿特殊设计的轨道运动产生非线性回复力,降低主体结构响应。经脉冲荷载优化得到的轨道NES在脉冲荷载作用下展现出优越的减振性能,但其地震响应控制性能尚待提高。对地震作用下轨道NES参数进行优化并分析轨道形状函数对其减震性能的影响,结果表明:使用轨道NES进行减震控制宜采用三阶多项式轨道形状函数。
