調頻質量阻尼器

將調諧質量阻尼器(TMD)裝入結構的目的是減少在外力作用F基本結構構件的消能要求值。在該情況下，這種減小是通過將結構振動的一些能量傳遞給以最簡單的形式固定或連線在主要結構的輔助質量—彈簧—阻尼筒系統構成的TMD來完成的。

產品簡介

TMD結構套用的現代思想的最早來源是早在1909年Frahm(Frahm，1909；Den Hartog，1 956)研究的動力吸振器。Frahm的吸振器的圖解見圖7．1)，它由一個小質量m和一個剛度為A的彈簧連線於彈簧剛度為K的主質量M。在簡諧荷載作用下，可顯示出當所連線的吸振器的固有頻率被確定為(或調諧為)激勵頻率時，主質量M能保持完全靜止。

發展簡史

Den Hartog(Ormondroyd and Den Hartog，1928)最早研究了主系統中沒有阻尼時的無阻尼和有阻尼動力吸振器理論，他們提出了吸振器的基本原理及確定適當參數的過程。主系統的阻尼包含在Bishop和Welbou?n(1952)提出的動力吸振器的分析中。緊接在上述工作之後，Falcon等(1967)設計了一個最佳化過程以獲得主系統的最小峰值回響和最大有效阻尼。

Jennlge和Frohrib(1977)數值計算廠控制建築物結構中彎曲和扭轉模式的移動—轉動吸振器系統。Ioi和Ikeda(1978)提出了主系統在小阻尼情況下這些最佳化吸振器參數修正因子的經驗公式。Randall等(1981)提山了在系統中考慮阻尼影響的這些參數的設計圖表。Warburton和Ayorinde(1 980)進一步用表列出了最大動力放大因子、調諧頻率比及特定質量比和主系統阻尼比的吸振器阻尼比的最佳化值。

為了增強用於減小主系統最大動力回響的吸振器的效果，研究者們嘗試了通過引入非線性吸振器彈簧來加寬調諧頻率範圍，Roberson(1962)研究了將動力吸振器支承於一個沒有阻尼的線性加三次方彈簧(即Duffing型彈簧)之上的主系統的動力回響。他將“消除帶”定義為規格化主系統幅值小於1的共振峰值之間的頻率帶。非線性吸振器的這個頻寬很清楚地表明了比線性吸振器要寬得多，Pipes(1953)研究了一個有雙曲正弦特徵的強化彈簧，並得出彈簧中非線性的影響是要阻止尖銳共振峰的出現，並將相對小幅值的奇次諧分量引入吸振器和主系統的運動中。

為了改進動力吸振器的性能，Snowdon(1960)研究了固體型吸振器對減小主系統回響的性能，表明採用剛度正比於頻率和恆定阻尼係數材料的動力吸振器能顯著減小主系統的共振振動，其性能明顯優於彈簧—阻尼筒型吸振器。Srinivasan(1969)分析了平行阻尼動力吸振器，即一個輔助無阻尼質量平行加裝於一個吸振器。在這種情況下，當阻尼頻率被精確調諧到激勵頻率時，主系統將保持靜止，但在該情況下，消除帶變小了。Snowdon(1974)研究了其他可能的吸振器形式，如三—單元吸振器的，顯示如果第三單元(即輔助彈簧)與阻尼器串聯，主系統幅值能減小15%～30%，但這種減小對頻率非常敏感，在實際中它將影響吸振器的性能。

以上所述的許多早期研究局限於動力吸振器在工作頻率與基本頻率相協調的機械工程系統中的套用。但建築結構所受到的如風和地震的環境荷載的作用具有許多頻率分量，而通常叫做調諧質量阻尼器(TMD)的動力吸振器在複雜多自度和有阻尼建築結構中的性能是不一樣的。在過去20多年中，許多研究與開發工作因此而定位於研究TMD在這種振動環境中的效果。在以下幾節中將說明TMD的理論與實踐在結構套用中的情況。