Tuned Mass Damper (TMD)

1. produktdefinition
Den afstemte massespjæld (TMD for kort) er en substrukturel vibrationsreduktionsenhed, der er knyttet til hovedstrukturen. Det absorberer og spreder strukturel vibrationsenergi gennem samarbejdseffekten af ​​en masseblok, foråret og spjæld, hvorved hovedstrukturen undertrykker vibrationsresponsen.

2. kernekomponenter

• Masseenhed: Genererer inertial kraft til at anvende kontrolkraft til hovedstrukturen. Det er normalt lavet af materialer med høj densitet (såsom bly eller stål), og massen kan justeres. Masseblokken er den kerne del af TMD -spjæld, og dens massestørrelse har en afgørende indflydelse på dæmpningseffekten, som kan justeres efter behov for at matche strukturens naturlige frekvens.
• Forårsenhed: Bruges til at forbinde masseblokken og hovedstrukturen, indstille den naturlige vibrationsfrekvens for TMD for at matche måltilstandsfrekvensen for hovedstrukturen, sikre, at masseblokken kan producere tilsvarende omvendt bevægelse, når strukturen vibrerer og giver en nulstillingskraft. Metalfjedre eller gummifjedre bruges for det meste.
• Spjældenhed: Bruges til at forbruge den relative bevægelsesenergi mellem masseblokken og hovedstrukturen, forhindre energiakkumulering i systemet i at forårsage større vibrationer og begrænse forskydningen af ​​TMD. Almindelige typer inkluderer viskøse spjæld, friktionsdæmpere eller metaldæmpere.

3. funktionelle fordele

• Reduktion af høj effektivitetsvibration: Det kan reducere spidsaccelerationen af ​​strukturel vibration med mere end 70%.
• Justerbar frekvens: Tilpas til vibrationsegenskaberne for forskellige strukturer ved at optimere parametre (masseforhold, frekvensforhold, dæmpningsforhold).
• Praktisk installation: Det kan installeres uafhængigt på toppen af ​​strukturen, mellem lag eller under langspanede komponenter uden større ændring af hovedstrukturen.
• Bred tilpasningsevne: Velegnet til vibrationsstyring af vind, jordskælv eller menneskelige-inducerede vibrationer i forskellige strukturer, såsom højhuse, langspanede korridorer, broer og udstyrsfundamenter.

1. vibrationsreduktionsmekanisme
Når hovedstrukturen vibrerer på grund af ekstern excitation (såsom vind, jordskælv eller crowd -aktivitet), producerer TMD en relativ bevægelse modsat hovedstrukturen på grund af inerti. Den inertielle kraft genereret af dens vibration virker på hovedstrukturen gennem foråret og spjæld, hvilket danner en "dynamisk vibrationsabsorption" -effekt. Den specifikke ydelse er:

• Fjederenheden indstiller den naturlige vibrationsfrekvens af TMD til målfrekvensen for hovedstrukturen for at producere en resonanseffekt, der overfører vibrationsenergien fra hovedstrukturen til TMD.
• Spjældenheden spreder den energi, der absorberes af TMD, hvilket i sidste ende reducerer vibrationsamplituden af ​​hovedstrukturen.

2. Teoretisk model
 

Hvor:
M1, M2: Massen af ​​hovedstrukturen og TMD;
K1, K2: Stivhed af hovedstrukturen og TMD -foråret;
Y1, Y2: forskydninger af hovedstrukturen og TMD;
C: Dæmpningskoefficient for TMD;
P (T): Ekstern excitation (såsom harmonisk belastning (Psinώt)).

3. nøgleparameteroptimering
 

1. Masseforhold (μ): μ=m2/m1, anbefalet værdi er 0,005 ~ 0,03. Et større masseforhold gør vibrationsreduktionsfrekvensbåndet bredere, men belastningsgrænsen for hovedstrukturen skal overvejes.
2. Optimal frekvensforhold (Δ_opt): Δ_opt =, for at matche vibrationsfrekvensen for TMD med hovedstrukturfrekvensen.
3. Optimal dæmpningsforhold (ζ_opt): ζ_opt =, for at sikre høj effektivitet.

1. Konventionelle modelparametre
 

2. Tilpasset parameterdesign

• Frekvensindstillingsområde: 0,1 ~ 10,0Hz (kan justeres nøjagtigt i henhold til den naturlige frekvens af hovedstrukturen).
• Justering af dæmpningsforhold: 0,02 ~ 0,2 (optimeret af spjældstype og dæmpningsvæskeviskositet).
• Installationsformularer: Suspenderet type, understøttet type, indlejret type (valgt i henhold til strukturelt rum).

3. Generelt parameteromfang

4, inspicering

1. præstationsfordele

• Effektiviteten med høj vibrationsreduktion: For den specifikke tilstand af hovedstrukturen kan vibrationsresponsen reduceres med 40%~ 80%, hvilket opfylder bygningskomfortspecifikationen (såsom lodret acceleration mindre end eller lig med 0,15 m/s²).
• Stærk robusthed: Det har visse tilpasningsevne til strukturelle parameterudsving (såsom stivheds nedbrydning og masseændring). Den multiple afstemte massespjæld (MTMD) kan yderligere udvide vibrationsreduktionsfrekvensbåndet.

2. tekniske innovationer

• Aktiv TMD (ATMD): Integreret med sensorer og aktuatorer kan det justere kontrolkraften i realtid, der er egnet til stærkt jordskælv eller komplekse belastningsbetingelser (såsom PID-kontrolbaseret ATMD i dokument 3, hvilket forbedrer vibrationsreduktionseffekten med 20%~ 30%).
• Fysisk modeldesign: optimerer strukturelle detaljer baseret på endelig elementanalyse (såsom ANSYS) i betragtning af samarbejdsarbejdet i masseblokken, foråret og spjæld, som er tættere på de faktiske arbejdsvilkår end den traditionelle partikelmodel.

3. økonomi

• Omkostningsfordel: Sammenlignet med traditionel strukturel forstærkning reduceres omkostningerne med 30%~ 50%, især egnet til transformation af vibrationsreduktion af eksisterende bygninger.
• Lang levetid: Designlivet for hovedkomponenterne (masseblok, forår) er større end eller lig med 50 år, spjæld kan udskiftes, og vedligeholdelsesomkostningerne er lave.

1. bygningsteknik

• Højhuse: Kontroller den øverste acceleration forårsaget af vindvibration og forbedring af levende komfort.
• Langspanede strukturer: Human-induceret vibrationsstyring af langspanede korridorer og stadiontag.
• Gulvsystemer: Walking Vibration Control of Office Building and Shopping Mall Floors for at løse problemet med "Stepping Vibration".

2. Bridge Engineering

• Kabelopholdsbroer og ophængsbroer: Undertryk vindinduceret fladder og hvirvelinduceret vibration.
• Fodgængerbroer: Forhindre resonans forårsaget af tæt skare, der går og sikrer trafiksikkerhed.

3. Industrielt udstyr

• Fundamenter med stort kraftudstyr: Absorbt vibrationer genereret af maskindrift og beskyt udstyrets nøjagtighed og omgivende strukturer.
• Pipeline -systemer: Undertrykte vibrationer forårsaget af væskepulsation og reducer træthedsskader.

1. installationsproces

• Analyse af arbejdstilstand: Bestem den naturlige frekvens, tilstandsform og mest ugunstige vibrationsposition for hovedstrukturen gennem modal analyse.
• Parameterdesign: Optimer TMD -parametre i henhold til masseforholdet og frekvensforholdet, og bestemm antallet og placeringen af ​​installationer.
• Fast installation: Fix TMD-basen på de strukturelle bjælker, søjler eller understøtter med højstyrkebolte eller svejsning for at sikre forbindelsesstivhed.
• Debugging og accept: Test TMD's arbejdsstatus gennem en exciter, og juster spjældparametrene for at opnå den bedste vibrationsreduktionseffekt.

2. Vedligeholdelsespunkter

• Regelmæssig inspektion: Inspicér boltens tæthed, fjederdeformation og spjældolie lækage hvert 1 ~ 2 år.
• Udskiftning af spjæld: Udskift spjæld i tide, når dæmpningskraften nedbrydes med mere end 20% (normalt er levetiden 10 ~ 15 år).
• Parameter-nulstilling: Hvis hovedstrukturen modificeres (såsom tilsætning af gulve eller reduktion af vægt), skal du revurdere og justere TMD-parametrene.

• Parametermatchning: TMD -parametre skal indstilles nøjagtigt med hovedstrukturen for at undgå at reducere vibrationsreduktionseffekten eller endda forstærke vibrationen på grund af frekvensmatch.
• Installationsrum: Reserver nok bevægelsesplads til TMD (slagtilfælde større end eller lig med ± 50 mm) til at undgå kollision med andre komponenter.
• Miljøtilpasningsevne: Anti-korrosionsbelægninger (såsom zink-nikkel-legeringsbelægninger) er påkrævet i fugtige miljøer, og høj temperaturresistent dæmpningsvæske (temperaturresistens, der er større end eller lig med 120 grader), skal vælges i højtemperatursteder.
• Sikkerhedsredundans: For vigtige strukturer (såsom Lifeline -projekter) anbefales det at oprette standby TMD eller flere tuningssystemer for at forbedre pålideligheden.

1. vibrationsreduktion af kommerciel bygningskorridor

• Problem: Den lodrette naturlige vibrationsfrekvens for 36M SPAN -korridoren er 2,92Hz, og den maksimale acceleration under fodgængerbelastning er 0,225 m/s², hvilket overskrider specifikationskravet (mindre end eller lig med 0,15 m/s²).
• Løsning: Installer 1 TMD (masse 1521 kg, stivhed 511,39KN/m, dæmpningskoefficient 2,389 kN · S/m).
• Effekt: Den maksimale acceleration reduceres til 0,052 m/s², et fald på 76,89%, og den naturlige vibrationsfrekvens justeres til 2,78Hz, der opfylder komfortkravene.

2. Vindvibrationskontrol af højhuse bygninger

• Projekt: En 200 m højhuse kontorbygning med en top acceleration på 0,18 m/s² under vindvibration (specifikationsgrænse 0,15 m/s²).
• Løsning: Installer 4 MTMD'er på øverste etage (total massekonti for 0,5% af den strukturelle masse) med en frekvensdækning på 1,2 ~ 1,8Hz.
• Effekt: Den øverste acceleration reduceres til 0,12 m/s², vindvibrationsresponsen reduceres med 33,3%, og indendørs personale har ingen åbenlys rystende fornemmelse.

• Rådgivning og design: Giv strukturel vibrationsanalyse, TMD -parameteroptimering og ordningsdesign, der understøtter endelig elementsimulering (såsom ANSYS, YJK).
• Tilpasset produktion: Tilpas TMD -specifikationer i henhold til projektbehov, og tilvejebring 3D -modellering og fysisk modelforsøg.
• Installation og fejlsøgning: Professionelt team til installation på stedet, udstyret med et vibrationsovervågningssystem for at optimere vibrationsreduktionseffekten i realtid.
• Eftersalgsgaranti: Giv en 5-årig garanti, levetidsvedligeholdelsesstøtte og regelmæssige afkastbesøg for at registrere udstyrsstatus.

Populære tags: Tuned Massedspjæld (TMD), Kina Tuned Massedspjæld (TMD) producenter, leverandører