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1、磁流變阻尼器對(duì)斜拉索的振動(dòng)控制Vibrationcontrolofcable-stayedbyMRdamper付英(深圳廣播電視大學(xué)，廣東深圳518001)摘要：利用有限元軟件建立了拉索振動(dòng)控制系統(tǒng)的力學(xué)模型，對(duì)深圳灣公路大橋上的最長(zhǎng)斜拉索和MR阻尼器組成的系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)力分析。在振動(dòng)控制系統(tǒng)中分別模擬了正弦簡(jiǎn)諧力作用下的諧波共振和參數(shù)共振這兩種最危險(xiǎn)的振動(dòng)情況，研究了阻尼器的減振效果，并通過拉索位移幅值衰減率分析了各種參數(shù)對(duì)磁流變阻尼器振動(dòng)控制效果的影響，從而得出最優(yōu)減振方式。關(guān)鍵詞：磁流變阻尼器；斜拉索；振動(dòng)控制Abstract：Am
2、echanicalmodelofvibrationcontrolsystemforcablewasestablishedbyfiniteelementsoftware，thentakedynamicanalysistothelongestcable—stayedandtheMP．dampersysteminShenzhenBayBridge．Inthevi—brationcontrolsystem，simulatetheharmonicresonanceandparametricvibrationwhichatemostdangerou
3、svibrationcondidomundertheharmonicforcetOstudythedampingeffectofthedamper，andthroughcableamplitudereduceratetoanalyzerelevantparameterswhichaffectthecable—MRdampercontrolsystem．ThusattendtheopdrnaldamviIl】gways．Keywords：magneto—。theologicaldamper；cable——stayed；vibrationc
4、ontrol中圖分類號(hào)：TU351文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003—8965(2010)01—0063一051引言斜拉橋拉索自身阻尼低、振型豐富，極易在風(fēng)、地震及交通荷載作用下發(fā)生振動(dòng)。斜拉索在諧波共振及參數(shù)共振情況下，會(huì)引發(fā)大幅度的振動(dòng)，引起拉索自身或錨固系統(tǒng)的破壞。過大幅度的振動(dòng)還會(huì)給行人或駕駛員帶來心理恐慌，嚴(yán)重影響橋梁的安全性和使用性。拉索的振動(dòng)已成為大跨度斜拉橋面臨解決的關(guān)鍵問題之一，因而有必要對(duì)拉索振動(dòng)采取相應(yīng)的控制措施。目前常見的振動(dòng)控制方法有阻尼器法，它在工程中的應(yīng)用最為普遍。磁流變阻尼器是一種以智能材料(磁流變體)制成
5、的可調(diào)參數(shù)阻尼器，具有體積小、反應(yīng)靈敏、阻尼力大、受外界環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有前途的新型阻尼器。本文運(yùn)用有限元軟件ANSYS對(duì)斜拉索與磁流變阻尼器所組成的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬，分析其減振特性，進(jìn)而研究相關(guān)影響因素對(duì)MR阻尼器振動(dòng)控制效果的影響。2斜拉索振動(dòng)控制系統(tǒng)力學(xué)模型對(duì)于斜拉索與磁流變阻尼器組成的振動(dòng)控制系統(tǒng)，采用深圳灣公路大橋上最長(zhǎng)拉索作為研究對(duì)象，振動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型見圖1，其初始條件與實(shí)橋狀態(tài)相同，MR阻尼器的動(dòng)力特性采用Bingham模型來描述。振動(dòng)控制系統(tǒng)在外部激勵(lì)作用下的動(dòng)力學(xué)方程如下所示：膈翌萼掣+c皇魯壘
6、-T!掣：，(t1)+石烈z—h)膈1r+c1廣丁2-，‘刪十山吼P副?式中，f為外激勵(lì)力；fd為阻尼器阻尼力。磁流變阻尼器的Bingham模型如圖2所示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：乃=弓i舒k)+c∥寸(2)式中，F(xiàn)d為阻尼器的阻尼力；Ff為阻尼器的阻尼屈服力，與流體屈服應(yīng)力有關(guān)；sign(*)表示符號(hào)函數(shù)；C。為阻尼器屈服后的阻尼系數(shù)；Xd為阻尼器活塞的速度Ⅱ向應(yīng)。該模型中阻尼力由兩部分組成，一部分是庫(kù)侖阻尼力Ffsign(xd)，另一部分是粘性阻尼o3斜拉索振動(dòng)控制系統(tǒng)有限元模擬應(yīng)用通用有限元軟件ANSYS對(duì)斜拉索振動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬，分析
7、其振動(dòng)控制特性及相關(guān)參數(shù)對(duì)振動(dòng)控制效果的影響。斜拉索取為深圳灣公路大橋上最長(zhǎng)的一根索，該索位于主跨最外側(cè)，長(zhǎng)度為207．905m，傾斜角度為，橫截面積為0．007848m2；單位長(zhǎng)度質(zhì)量為61．214Kg／m。振動(dòng)控制系統(tǒng)采用combin40單元來模擬磁流變阻尼器，圖3為combin40單元的模Y圖1振動(dòng)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型型，磁流變阻尼器的Bingham模型包括一個(gè)庫(kù)侖摩擦元件和一個(gè)線性粘滯阻尼，當(dāng)去掉combin40單元中的彈簧K2及間隙GAP后，即取K2、GAP的值為0，combin40單元就能較準(zhǔn)確地模擬磁流變阻尼器的Bingha
8、m模型。當(dāng)模型中K1的值很大時(shí)，彈簧相當(dāng)于剛體，K1所提供的力就等于滑動(dòng)屈服力，對(duì)應(yīng)于磁流變阻尼器的阻尼屈服力。阻尼系數(shù)C對(duì)應(yīng)于磁流變阻尼器屈服后粘性阻尼系數(shù)，M相當(dāng)于阻尼器拉桿質(zhì)量，集中于J節(jié)點(diǎn)。對(duì)拉索施
