慣容

慣容是一種兩端點加速度相關型新型結構控制元件。包含慣容元件的結構振動控制系統稱為慣容減震（振）系統。

基本介紹

• 中文名：慣容
• 外文名：inerter
• 別名：兩節點慣性單元、慣性容器 
• 發源：東北大學（日本） 
• 起源：旋轉質量黏滯阻尼器TVMD 
• 學科：土木工程、機械工程等 
• 套用領域：振動控制、能量收集 

基本含義

慣容是一種兩端點加速度相關型新型結構控制元件。慣容減震（振）系統是包含慣容元件的結構振動控制系統。相比於傳統減震（振）系統，慣容減震（振）系統具有如下優勢：能夠實現慣性的靈活調整和頻率的調節、改變結構慣性同時基本不改變結構的物理質量、提高慣容系統中消能器的耗能效率。

21世紀初，日本東北大學Inoue和Ikago團隊提出利用兩端點慣性原理的結構減震裝置，並對其慣性增效和阻尼增效原理進行了系統化研究；英國學者通過力學與電學間的力-電流類比來命名兩端點慣性元件，從理論角度概括了慣容元件（兩端點慣性元件）的原理。與傳統質量元件（單端點慣性元件）不同，慣容的慣性力與其兩端點間的相對加速度成正比，相應比例係數稱為慣容係數m_in（Inertance）：

系統概念

慣容元件自身僅具備慣性調整和能量轉移的功能，為更有效地實現減震（振）控制的目的，常常需要將慣容與彈簧、耗能元件（阻尼器）等力學元件相連線以協同工作。由於慣容、彈簧和耗能裝置分別對應動力學運動方程的質量項、剛度項和阻尼項，這已構成了一個完整的動力學系統，故本文將含有慣容、彈簧和耗能元件的振動控制裝置稱為慣容減震（振）系統（簡稱慣容系統）。

基本類型

慣容減震（振）系統的減震原理可以從以下兩方面來論述：（1）慣容和彈簧可以調節結構的慣性和剛度特性，即通過調頻以避免主結構與外部激勵的共振；（2）作為一個完整的動力學系統，慣容減震（振）系統內部的振動與主體結構並不同步，這種異步振動可以使慣容系統內部耗能裝置的有效變形得以放大，從而起到耗能增效的作用以進一步抑制回響。具備調諧機制和能量耗散增效機制的慣容系統根據力學元件的拓撲連線形式的不同可組合出不同類型。在只包含一個慣容元件、一個彈簧和一個耗能元件的前提下，三種典型的基本慣容系統為：串聯型慣容系統（SIS），混聯I型慣容系統（SPIS-I）和混聯II型慣容系統（SPIS-II）。

慣容系統基本類型