Tuned Mass Demper (TMD)

1. Produktdefinisjon
Den innstilte massespjelden (TMD for kort) er en understrukturell vibrasjonsreduksjonsenhet festet til hovedstrukturen. Den absorberer og sprer strukturell vibrasjonsenergi gjennom den samarbeidende effekten av en masseblokk, vår og spjeld, og undertrykker dermed vibrasjonsresponsen til hovedstrukturen.

2. Kjernekomponenter

• Masseenhet: genererer treghetskraft for å bruke kontrollkraft på hovedstrukturen. Det er vanligvis laget av materialer med høy tetthet (for eksempel bly eller stål), og massen kan justeres. Masseblokken er kjernedelen av TMD -spjeldet, og massestørrelsen har en avgjørende innvirkning på dempingseffekten, som kan justeres etter behov for å matche den naturlige frekvensen av strukturen.
• Fjærenheten: Brukes til å koble til masseblokken og hovedstrukturen, stille inn den naturlige vibrasjonsfrekvensen til TMD for å matche målmodusfrekvensen til hovedstrukturen, sørg for at masseblokken kan produsere tilsvarende omvendt bevegelse når strukturen vibrerer, og gi en tilbakestillingskraft. Metallfjærer eller gummifjærer brukes stort sett.
• Demperenhet: Brukes til å konsumere den relative bevegelsesenergien mellom masseblokken og hovedstrukturen, forhindre at energiakkumulering i systemet forårsaker større vibrasjon og begrenser forskyvningen av TMD. Vanlige typer inkluderer viskøse dempere, friksjonsdempere eller metalldempere.

3. Funksjonelle fordeler

• Høy effektivitetsvibrasjonsreduksjon: Det kan redusere toppakselerasjonen av strukturell vibrasjon med mer enn 70%.
• Justerbar frekvens: Tilpasse til vibrasjonsegenskapene til forskjellige strukturer ved å optimalisere parametere (masseforhold, frekvensforhold, dempingsforhold).
• Praktisk installasjon: Det kan installeres uavhengig på toppen av strukturen, mellom lag eller under langspennkomponenter uten større modifisering av hovedstrukturen.
• Bred tilpasningsevne: egnet for vibrasjonskontroll av vind, jordskjelv eller human-induserte vibrasjoner i forskjellige strukturer som høyhus, langspennkorridorer, broer og utstyrsstiftelser.

1. Vibrasjonsreduksjonsmekanisme
Når hovedstrukturen vibrerer på grunn av ekstern eksitasjon (som vind, jordskjelv eller publikumsaktivitet), produserer TMD en relativ bevegelse motsatt av hovedstrukturen på grunn av treghet. Inertialkraften som genereres av dens vibrasjon virker på hovedstrukturen gjennom fjæren og demperen, og danner en "dynamisk vibrasjonsabsorpsjon" -effekt. Den spesifikke ytelsen er:

• Fjærenheten innstiller den naturlige vibrasjonsfrekvensen til TMD til målfrekvensen til hovedstrukturen for å gi en resonanseffekt, og overføre vibrasjonsenergien til hovedstrukturen til TMD.
• Demperenheten forsvinner energien som er absorbert av TMD, og ​​til slutt reduserer vibrasjonsamplituden til hovedstrukturen.

2. Teoretisk modell
 

Hvor:
M1, M2: masse av hovedstrukturen og TMD;
K1, K2: Stivhet av hovedstrukturen og TMD -våren;
Y1, Y2: forskyvninger av hovedstrukturen og TMD;
C: Dempingskoeffisient for TMD;
P (t): Ekstern eksitasjon (for eksempel harmonisk belastning (psinώt)).

3. Optimalisering av nøkkelparameter
 

1. Masseforhold (μ): μ=m2/m1, anbefalt verdi er 0,005 ~ 0,03. Et større masseforhold gjør at vibrasjonsreduksjonsfrekvensbåndet er bredere, men belastningsgrensen for hovedstrukturen må vurderes.
2. Optimal frekvensforhold (Δ_opt): Δ_opt =, for å matche vibrasjonsfrekvensen til TMD med hovedstrukturfrekvensen.
3. Optimal dempingsforhold (ζ_opt): ζ_opt =, for å sikre høy effektivitet.

1. Konvensjonelle modellparametere
 

2. Tilpasset parameterdesign

• Frekvensinnstillingsområde: 0,1 ~ 10,0Hz (kan justeres nøyaktig i henhold til den naturlige frekvensen av hovedstrukturen).
• Dempingsforholdsjustering: 0,02 ~ 0,2 (optimalisert etter spjeldtype og dempende væskeviskositet).
• Installasjonsskjemaer: suspendert type, støttet type, innebygd type (valgt i henhold til strukturelt rom).

3. Generelt parameteromfang

4, inspisere

1. ytelsesfordeler

• Høy vibrasjonsreduksjonseffektivitet: For den spesifikke modus for hovedstrukturen kan vibrasjonsresponsen reduseres med 40%~ 80%, og oppfyller bygningens komfortspesifikasjon (for eksempel vertikal akselerasjon mindre enn eller lik 0,15 m/s²).
• Sterk robusthet: Den har viss tilpasningsevne til strukturelle parametersvingninger (for eksempel stivhetsnedbrytning og masseendring). Den flere innstilte massedamperen (MTMD) kan ytterligere utvide vibrasjonsreduksjonsfrekvensbåndet.

2. Tekniske nyvinninger

• Aktiv TMD (ATMD): Integrert med sensorer og aktuatorer, kan den justere kontrollkraften i sanntid, egnet for sterkt jordskjelv eller komplekse belastningsforhold (for eksempel PID-kontrollbasert ATMD i dokument 3, noe som forbedrer vibrasjonsreduksjonseffekten med 20%~ 30%).
• Fysisk modelldesign: Optimaliserer strukturelle detaljer basert på endelig elementanalyse (for eksempel ANSYS), med tanke på samarbeidsarbeidet til masseblokken, våren og demperen, som er nærmere de faktiske arbeidsforholdene enn den tradisjonelle partikkelmodellen.

3. Økonomi

• Kostnadsfordel: Sammenlignet med tradisjonell strukturell forsterkning reduseres kostnadene med 30%~ 50%, spesielt egnet for vibrasjonsreduksjonstransformasjon av eksisterende bygninger.
• Lang levetid: Designlivet til hovedkomponentene (masseblokk, vår) er større enn eller lik 50 år, spjeldet kan byttes ut, og vedlikeholdskostnadene er lav.

1. Konstruksjonsteknikk

• Høyhus: Kontroller den øverste akselerasjonen forårsaket av vindvibrasjoner og forbedre levende komfort.
• Langspennstrukturer: Human-indusert vibrasjonskontroll av langspennkorridorer og stadiontak.
• Gulvsystemer: Gå vibrasjonskontroll av kontorbygging og kjøpesentergulv for å løse "tråkkvibrasjon" -problemet.

2. Bridge Engineering

• Kabeloppholdsbroer og fjæringsbroer: undertrykker vindindusert fladder og virvelindusert vibrasjon.
• Fotgjengerbroer: Forhindre resonans forårsaket av tett mengde som går og sikrer trafikksikkerhet.

3. Industrielt utstyr

• Fundamenter av stort kraftutstyr: Absorberer vibrasjoner generert av maskindrift og beskytter utstyrsnøyaktighet og omkringliggende strukturer.
• Rørledningssystemer: Undertrykkende vibrasjoner forårsaket av væskepulsering og reduserer utmattelseskade.

1. Installasjonsprosess

• Arbeidstilstandsanalyse: Bestem den naturlige frekvensen, modusformen og den mest ugunstige vibrasjonsposisjonen til hovedstrukturen gjennom modal analyse.
• Parameterdesign: Optimaliser TMD -parametere i henhold til masseforholdet og frekvensforholdet, og bestem antall og plassering av installasjoner.
• Fast installasjon: Fix TMD-basen på strukturelle bjelker, søyler eller støtter med høy styrkebolter eller sveising for å sikre tilkoblingsstivhet.
• Feilsøking og aksept: Test arbeidsstatusen til TMD gjennom en eksiter, og juster spjeldparametrene for å oppnå den beste vibrasjonsreduksjonseffekten.

2. Vedlikeholdspunkter

• Regelmessig inspeksjon: Inspiser boltens tetthet, vårdeformasjon og spjeld oljelekkasje hvert 1 ~ 2 år.
• Dempererstatning: Bytt ut spjeldet i tid når dempingskraften forfaller med mer enn 20% (vanligvis er levetiden 10 ~ 15 år).
• Parameter tilbakestilling: Hvis hovedstrukturen er endret (for eksempel å legge til gulv eller redusere vekt), kan du vurdere og justere TMD-parametrene.

• Parametermatching: TMD -parametere må være nøyaktig innstilt med hovedstrukturen for å unngå å redusere vibrasjonsreduksjonseffekten eller til og med forsterke vibrasjonen på grunn av frekvensmatch.
• Installasjonsplass: Reserver nok bevegelsesplass for TMD (Stroke større enn eller lik ± 50 mm) til å unngå kollisjon med andre komponenter.
• Miljøsproduksjon: Antikorrosjonsbelegg (for eksempel sink-nikkellegeringer) er nødvendig i fuktige miljøer, og høye temperaturresistent dempende væske (temperaturmotstand større enn eller lik 120 grader) bør velges på steder med høy temperatur.
• Sikkerhetsredundans: For viktige strukturer (for eksempel livslinjeprosjekter) anbefales det å sette opp TMD eller flere tuningssystemer for å forbedre påliteligheten.

1. Vibrasjonsreduksjon av kommersiell bygningskorridor

• Problem: Den vertikale naturlige vibrasjonsfrekvensen til 36m spennkorridoren er 2,92Hz, og toppakselerasjonen under fotgjengerbelastning er 0,225 m/s², og overstiger spesifikasjonskravet (mindre enn eller lik 0,15 m/s²).
• Løsning: Installer 1 TMD (Mass 1521 kg, Stivness 511.39KN/M, Dempingskoeffisient 2.389KN · S/M).
• Effekt: Toppakselerasjonen reduseres til 0,052 m/s², en reduksjon på 76,89%, og den naturlige vibrasjonsfrekvensen justeres til 2,78Hz, og oppfyller komfortkravene.

2. Vindvibrasjonskontroll av høye bygninger

• Prosjekt: En 200 m høye kontorbygg med en toppakselerasjon på 0,18 m/s² under vindvibrasjon (spesifikasjonsgrense 0,15 m/s²).
• Løsning: Installer 4 MTMD -er i toppetasjen (totalmasse utgjør 0,5% av strukturmassen), med en frekvensdekning på 1,2 ~ 1,8Hz.
• Effekt: Toppakselerasjonen reduseres til 0,12 m/s², vindvibrasjonsresponsen reduseres med 33,3%, og innendørs personell har ingen åpenbar ristesensasjon.

• Rådgivning og design: Gi strukturell vibrasjonsanalyse, TMD -parameteroptimalisering og skjemautforming, som støtter endelig elementsimulering (for eksempel ANSYS, YJK).
• Tilpasset produksjon: Tilpass TMD -spesifikasjoner i henhold til prosjektbehov, og gi 3D -modellering og fysisk modelltesting.
• Installasjon og feilsøking: Profesjonelt team for installasjon på stedet, utstyrt med et vibrasjonsovervåkingssystem for å optimalisere vibrasjonsreduksjonseffekten i sanntid.
• Garanti etter salg: Gi en 5-års garanti, støtte for vedlikehold av livstid og regelmessige returbesøk for å oppdage utstyrsstatus.

Populære tags: Tuned Mass Demper (TMD), China Tuned Mass Demper (TMD) Produsenter, leverandører