图1是坐落在上海的两座驰名的超高层设置,上海中心大厦与上海民众金融中心,这两座超高层设置上个月齐罗致住了13号超强台风“贝碧嘉”的磨练。
它们是怎么作念到的?在它们里面无一不罗致了一种隐秘的臆测打算,等于调谐质料阻尼器,英文名:Tuned Mass Damper (TMD),又称风阻尼器。
图1
上海中心大厦总高632米,如下图2是上海中心大厦的风阻尼器“上海慧眼”,统统阻尼器由中心慧眼加底部托盘重达1千吨位于大楼第125层(581米),四周由钢索悬吊于大楼顶部,由电涡流提供阻尼。
图2
张开剩余75% 那么风阻尼器为什么能断绝强风,它的臆测打算旨趣是什么,只是是因为阻尼的作用?咱们把大楼简化成一个无阻尼单解放度弹簧质料系统,如下图3:
图3
系统开通方程,由于是单解放度系统,系统也唯有一个固有频率,若是台风的激勉频率跟设置的固有频率一致,即频率比,如图4中的红色弧线无阻尼的情况下,设置就会共振,产生较大振动危害极大。
系统开通方程
频率比
图4
怎么幸免这么危害极大的共振景况发生,就需要在高层设置中引入调谐质料阻尼器,异常于引入一弹簧质料阻尼系统如图5:
图5
这是一个双解放度系统,其系统开通方程:
求解后的幅值弧线会有2个共振峰,如图6为c=0无阻尼的时分,合理的调遣质料与刚度不错使得在台风运行频率处,设置的振动为0,即为图6蓝色虚线的最低点处,此时台风的能量一起转动到引入的弹簧质料系统上,如图7中间的双解放度系统施展出现出来的振型。
图7
在无阻尼的情况下不难发现有在另外一个问题,它天然贬责了台风在这一频率下共振,然而台风的频率是会变化的,若台风的频率在图6蓝色虚线把握2个峰处,大楼已经会产生共振,如图7把握2个质料弹簧系统施展出来的振型。这时分就需要引入阻尼,在臆测打算符合的阻尼后,台风与设置的不同频率比下呈现的峰值就会像图8中的绿色相似,在一定的频率限制内莫得赫然的振动峰值。
图8
这等于风阻尼器的旨趣,亦然著作一运转提到的调谐质料阻尼器,也不错叫作念能源吸振器。
参考文件
【1】程耀东开云体育,李培玉.机械振动学.浙江大学出书社
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