TMD

超高、大長細比的自立式薄壁鋼管結構往往具有結構柔、質量輕、阻尼小等特點，對風荷載極其敏感，由風荷載導致的損傷乃至倒塌的屢見不鮮，因此本報告圍繞此類結構的風災評估方法與減振控制技術展開研究。首先，發(fā)展了用于自立式薄壁鋼管結構風荷載模擬的改進諧波疊加法，開展了自立式薄壁鋼管結構順、橫風向的風振響應分析；以此為基礎，結合橫風振動分析的升力振子法，構建了結構順-橫風向耦合風振動力學模型。隨后，建立了風力發(fā)電機塔架多尺度有限元模型，基于等效結構應力法和熱點應力法，結合Miner線性損傷累積準則，考慮風速、風向分布，開展了風力發(fā)電塔架節(jié)點焊接細節(jié)處的應力分布與疲勞壽命評估。提出了一體式孔隙耗能環(huán)形調諧質量阻尼器、環(huán)形TLD/TLCD和環(huán)形曲率相關形狀記憶合金阻尼減振裝置等減振器，并建立了其力學模型。最后，建立了結構減振體系動力方程，開展了自立式薄壁鋼管結構TMD、TLD和TLCD減振試驗，以此為基礎構建了自立式薄壁鋼管結構統(tǒng)一設計方法和多目標優(yōu)化設計方法。研究結果表明，與實測數據和試驗結果的對比表明，本項目所建立的風振響應及減振控制分析方法和分析程序具有一定的精度，能夠用于自立式薄壁鋼管結構的風災評估與減振設計；試驗模型的阻尼比為0.0134，安裝TMD后結構等效阻尼比可達0.034，安裝TLD后結構等效阻尼比超過0.040，而安裝TLCD時結構等效阻尼比的均值僅為0.0267，安裝減振器后結構風振響應能夠有效衰減。 2100433B

自立式薄壁鋼管結構由于其輕質、高強、高效等優(yōu)點而廣泛應用于高聳基礎設施。由于對其風致疲勞損傷缺乏準確的評估方法和有效的控制手段，使得該類結構由于端板法蘭連接節(jié)點疲勞損傷而引發(fā)的倒塌事故時有發(fā)生?；诖?，本項目的研究內容主要包括：（1）建立自立式薄壁鋼管結構順-橫風向耦合振動模型，揭示良態(tài)風和颶風環(huán)境下結構風振響應機理；（2）借助常規(guī)疲勞試驗數據和應力轉換系數，構建等效結構應力S-N曲線，建立自立式薄壁鋼管結構風致應力分析的多尺度有限元模型，進而形成基于等效結構應力的多尺度疲勞評估方法；（3）提出適用于自立式薄壁鋼管結構的質量內置一體式調諧質量阻尼器（TMD），進而建立相應的風振控制分析理論，最終形成基于疲勞性能的TMD控制一體化設計理論與方法。研究結果可為該類結構的疲勞評估和減振設計提供理論參考。

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接在主要結構的輔助質量—彈簧—阻尼筒系統(tǒng)構成的TMD來完成的。