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基于频率识别与追踪方法的变频调谐质量阻尼器的研发与振动控制试验

振动控制；TMD；变频；阻尼器；试验

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在结构振动控制领域，调谐质量阻尼器(TMD)已经得到了广泛应用，但其控制效果受限于TMD恒定的固有频率。在长期服役过程中，结构会由于刚度退化、疲劳损伤、自重变化等原因，使得结构自振频率发生改变。此时，传统TMD的控制效果会因其固有频率不能与结构频率保持一致而显著下降。为了解决这一问题，我们采用新型智能材料磁流变弹性体（MRE）来调节TMD的固有频率，研发了一种新型变频TMD。我们利用MRE的储能模量会随着外加磁感应强度的变化而变化，为其设计合理磁路来改变TMD的刚度，从而使得TMD的频率始终与结构自振频率保持一致。我们采用希尔伯特-黄变换(HHT)和自然激励技术(NExT)相结合的方法来识别受控结构的自振频率，寻找变频TMD固有频率与外加电流之间的关系，然后调整施加于MRE的磁感应强度，从而将变频TMD调整至最佳谐振状态。为了证明变频TMD的减振效果，我们完成了变频TMD对钢梁的实时反馈竖向振动控制试验。通过改变质量的方式来改变钢梁的自振频率，经过频率识别、追踪和调整后，变频TMD完全可以适应受控结构的频率变化，解决了传统TMD频率敏感问题，控制效果优于传统TMD。