文摘

一个调谐液柱阻尼器(TLCD)是一种更有效的被动控制结构振动抑制和浮动平台应用程序可能是有前途的。为了达到良好的阻尼效应TLCD在实际工作条件下,影响阻尼特性的因素,需要确认。在这项研究中,水头损失系数之间的关系和其他因素,如液体的总长度列,开放率,雷诺数,Kc数,和水平长度液柱的实验研究。使用液压振动台的振动测试系统大幅度运动模拟,低频性能和大行程力(位移)控制设计,操作简单,且成本低。基于均匀设计的实验方法,进行了一系列的实验研究来确定水头损失系数之间的定量关系和其他因素。此外,回归分析显示对每个因素的重要性影响水头损失系数。快速设计策略TLCD水头损失系数提出了。这种策略可以帮助人们方便、有效地调整到指定的水头损失系数值来有效地抑制振动。

1。介绍

高结构的动态响应,如高层建筑和外部荷载作用下海洋平台是非常明显的1- - - - - -3]。这种结构的振动可以抑制通过加强结构和增加其大小;然而,这导致显著增加其成本。为了克服这一问题,近年来,附加阻尼器已经广泛应用于抑制振动。阻尼器在高层建筑中使用,以减少风和地震载荷的影响,在海上平台,减少波浪的影响。

到目前为止,很少有研究关注运动抑制的浮动平台在复杂的操作环境。结构振动控制方法可以分为三种类型:活跃、半活性和被动。被动控制通常是用来抑制结构的振动通过驱散和吸收能量。被动控制阻尼器主要有三种类型:调谐质量阻尼器(TMD),调谐液体阻尼器(TLD)和调谐液柱阻尼器(TLCD)。其中,TLCD,开发基于TLD,是最有效的。

TLCD的主体是一个由两个垂直的u型水隧道列由横向连接列装满液体,通常是水。一个孔板安装在水平的中心柱;它改变了通过调整放电通过阻尼的影响。主体结构振动时,一部分能量转移到液柱,吸收相同的能量通过其运动。与此同时,两个垂直流动性列之间的压力差产生阻尼力,抑制振动的主要结构。虽然很少有研究调查的应用TLCDs浮动平台,许多现有结构在这样的平台上,如油容器、淡水容器,甚至漂浮的坦克,将TLCDs可以修改。此外,鉴于TLCDs制造和安装成本低以及维护要求相对较低,他们可能实际上是大大有利的浮动平台应用程序。

酒井法子et al。4)在1989年首次提出TLCDs。Hochrainer [5]介绍了它们的工作原理和应用的详细推导暴烈行为控制方案基于线性最优控制来降低瞬态振动。希区柯克et al。6- - - - - -8)优化原TLCDs通过改变截面来克服他们的窄频带。他们还研究了几个TLCDs阻尼效应及其对振动频率的影响范围和水头损失系数。李等人。9- - - - - -11)建立了一个结构模型振动台加速度控制和实验实现了一个TLCD调查的反应的控制建筑结构对地震表示兴奋。通过对比液柱振幅和能量消耗TLD和TLCD与相同的大小和阻尼效应,他们发现的自然振动频率TLCD液柱振幅影响较大,导致更高的能源消耗的主要结构。此外,通过整合TLD和TLCD的特点,他们设计了一个双向调谐液柱和晃动阻尼,抑制振动的两个轴结构。Chaiviriyawong et al。12)用计算流体动力学模型来研究流速的变化在横向和纵向之间的手肘液体不同宽度的列。陈和丁13)进行了结构实验比较的阻尼效应TLCDs液体列的不同长度和倾斜角度。使TLCDs更有效地降低结构振动,Al-Saif et al。14]修改TLCD通过将涂布钢球作为移动孔的水平截面内阻尼器而不是孔板和扰动流,提高吸收器的衰减性能。近年来,TLCDs不同形式的开发应用范围扩大了。霍和李15)评估应用程序TLCD的一件夹克平台的控制系统的控制性能和分析一个圆形TLCD扭转耦合振动的抑制海洋平台在波浪和地震载荷。李等人。16,17)是第一个应用TLCD在一个浮动的平台并提供实验验证。此外,他们比较两种不同的安装安排的影响:在浮动平台和水下。

TLCD具有良好的阻尼效果,必须识别功能关系,确定阻尼特性。最直接的方法是调整有关参数孔板。对于一个给定的规模和条件等外部激励频率和质量,陈和曹国伟(18)提出了一个计算方法的最优阻尼比的TLCD最优阻尼对主体结构的影响。此外,最优阻尼比的影响,讨论了谐波响应不同的有效长度比率。Shum和徐19,20.)开发了一种封闭TLCD-structure系统最优解方案并确定其最佳阻尼比抑制谐波振动。Chakraborty et al。21]讨论了阻尼系数等参数的优化合理的最大振幅的液体振荡。雅拉总统和卡里姆(22)不同孔板的倾角来确定最优阻尼比的孔板狭缝和证实的阻尼比TLCD强烈振荡的振幅影响主体结构。李等人。11]讨论了液体运动振幅之间的关系和不同的外部激励振幅在不同频率比和阻尼系数和分析之间的关系激励振幅和TLCD相关的参数。此外,一些研究人员进行了实验测试。吴et al。23- - - - - -26)提出了一个分析方法确定最优阻尼比与可变截面和发现它外部激励振幅成反比。根据两个自由度的二自由度运动方程和转移之间的关系的主要结构和TLCD,他们建立了水头损失系数的实验测量方法基于等效线性阻尼项和运动振幅。TLCD的水头损失主要是由u型管的振荡流。当发生振荡管流的方向,考虑到雷诺数,Kc数,和相对圆柱表面的粗糙度,Sarpkaya和艾萨克森27- - - - - -30.]绘制阻力系数的变化曲线和惯性力系数的振荡流圆柱体经过无数次实验在不同条件下。他们也进行了广泛的分析基于缸力和能量传输的变化。Carberry [31日)比较和总结现有的受迫振动测试的优点和缺点。他们研究了雷诺数的影响实验测试的结果,当振荡垂直于管流的方向。莫尔斯和威廉姆森(32)证实,该流体的自激振动相似条件下受迫振动的振幅,频率和雷诺数相等。注意,这些只适用于圆柱阻尼特性实验。孔板的阻尼特性不同形状以外的圆形或方形。类似的问题是涡激振动在海洋工程(33,34]。到目前为止,很少有研究关注于孔板的特点和优化TLCDs的阻尼比。此外,非线性阻尼项通常简化为线性的。因此,几个问题可以进一步研究:水头损失系数之间的函数关系和孔板属性;开口率的程度和其他TLCD参数影响水头损失;和指导方针迅速调整水头损失系数设置为指定的值在工程实践。

实验研究的阻尼特性TLCD可以使用离岸工程模型进行流域或振动测试系统。前的高造价不可能重复实验。此外,这些设备不能直接控制外力的大小应用于测量模型,和波力作用在结构只能间接地改变了波高和周期通过调整。因此,测量TLCD的水头损失系数在一个浮动的平台模型是极其困难的。一个陆上振动测试系统是一个不错的选择,因为它的低成本和容易控制。另一方面,这样的系统总是用于民用建筑或机器,它不同于浮动平台在某些方面如自然振动周期、振幅和外部环境。因为现有陆地测试系统不能有效和廉价地模拟一个浮动的平台上工作条件,需要设计一个替代设备与大型中风力的控制组件模拟低频大幅度动作。

当前在岸振动测试系统主要包括电磁振动和电液伺服试验系统。电磁振动测试系统,这是昂贵的和显示低总谐波失真(THD),主要用于高频(到成千上万的赫兹)模拟。金等。35)的动态性能优化电磁激励器通过使用有限元分析。通过使用数值模拟设计电磁致动器的控制方案10 kN负载,李et al。36)发现,高精度控制致动器的信号可以通过自适应逆控制理论。朱et al。37)设计了一种新型的微型电磁振动激励器的共振频率可以在不改变总阻尼控制的。奥利弗和Priya [38)四磁铁几何增加电磁振动激励器的输出功率和预测的准确性的最佳负载电阻。

在岸的其他主要类型系统是一种电液伺服试验系统,生产各种类型的振荡波通过一个动态的加载装置和模拟振动实验对象在一个刚性表面。尽管它的速度和高功率,其精度略小于电磁振动测试系统。此外,它的运行和维护成本相当高。孔蒂和特龙贝蒂39)发现了一个潜在的强大的致动器的油柱之间的动态交互和载荷频率时类似的单轴伺服液压控制的振动台系统。Stehman和醒来时40)使用振动台的力反馈,以确保稳定的运动在一个完美的平衡位置优化加速度控制。Jianjun et al。41]讨论了利用最小均方(LMS)自适应滤波算法来控制加速度信号的振幅和相位,抑制高次谐波,减少失真(41]。消除负面影响振动的加速度控制,Dozono et al。42]介绍了自适应滤波补偿(AFC)振动台的控制理论。减少维护和操作成本,你们et al。43)发明了一种气动振动台使用压缩空气来代替电能传输媒介,改变了从液压气动驱动加载模式。这种类型的振动台提供了更稳定的低频谐波频率(3赫兹以上)。

振动台试验系统的一项调查显示,电磁振动系统通常是用于研究样品的强度和弹塑性性质。进行实验和大位移是困难的,因为最大的电磁振动系统的振幅只有5-35毫米。然而,电液伺服测试系统遭受一些缺点。输入信号总是加速度或位移,很少直接加载。非线性因素,如伺服阀致动器的延迟,压缩液体的致动器,和亲密的致动器大大影响精度,特别是对于一个小电液伺服振动系统。的变形响应曲线是一个严重的障碍处理实验数据在低频率(0.2 1 Hz)产生高次谐波,因为无法消除。在这项研究中,振动台的频率必须是0.5 - -1.5 Hz准确模拟水平运动。此外,设置最大位移振幅超过100毫米模拟振动台和TLCD之间的共振现象。因此,进行实验的电液伺服试验系统是极其困难的。

正如上面所讨论的,它是具有挑战性的同时找到一个可用的测试系统配备大幅度运动模拟,低频性能和大冲程力的控制。在这项研究中,一个振动测试系统,满足上述要求独立设计实现谐波力加载基于小型液压振动台定制的加载系统和装置刚度的变化。在0.5 - -1.5赫兹的低频范围,最大位移振幅超过100毫米没有任何高阶谐波在加载过程中生成的。官的还不到0.5%。根据实验数据,水头损失系数的非线性阻尼项TLCD计算基于TLCD之间的能量传输和实验振动系统。水头损失系数之间的函数关系和孔板属性或TLCD的相关参数还在调查中。本文分为两个部分:第一部分描述了独立设计一个可用的测试系统的基本原理与大幅度运动模拟,低频性能,和大中风力的控制,和第二部分论述了应用均匀设计来确定水头损失系数之间的函数关系和TLCD的固有频率,孔板参数,雷诺数或Kc TLCD,液柱的数量或比例的水平垂直列列。最后,提出了一种快速设计策略TLCD水头损失系数下的工作条件。

2。实验系统的设计

如前所述,TLCD,一种被动振动控制装置,广泛应用于高层建筑等结构。TLCD抑制运动的结构通过转移的一部分动能主要结构的液柱,导致后者接受严重的晃动和吸收能量。此外,能源的一部分被TLCD阻尼的影响。如图1,液柱的总长度,可以表示为 ;垂直列长度是用 ;卧式列长度是用 ;和水头损失系数用 。利用拉格朗日方程和能量方法,TLCD的双自由度运动方程建立了液柱和主要结构如下:

方程(1)表明,实验研究TLCD需要一个力的控制振动测试系统。此外,浮动的陆上仿真平台的振动特征TLCD,振动测试系统应该能够大幅度运动模拟,低频性能和大冲程力的控制。正如前面提到的,因为很难找到一个满足这些需求的测试系统,该系统是独立设计在这个研究。它的工作原理和设计方案是如图2。

图2显示了加载装置的工作原理。在这里,所需的测量对象的等效刚度; ,拉伸弹簧的刚度; ,的质量要求加载对象; ,钢丝绳的弹性模量; ,钢丝绳的横截面积; ,钢丝绳的长度拉伸弹簧一端与皮带轮之间; ,钢丝绳的长度从固定滑轮到滑块开始前设备; ,钢丝绳的长度从固定滑轮到滑块在给定的时间后启动装置; ,带轮的半径; ,带轮的瞬时旋转角; ,相对应的角度在一个三角形构成 和线连接这两个端点; ,物体的位移下瞬时旋转; ,拉伸弹簧之间的位移和瞬时旋转下的固定滑轮;和 ,皮带轮的转动频率,通常 。启动电机后,物体的平衡位置的瞬时位置。与此同时,钢丝绳的长度变化 。在三角形构成 这两个端点和线连接,利用泰勒展开式的表达式通过余弦定理。当 高阶术语是无穷小。一阶泰勒展开式的术语给了

当钢丝绳拉紧平衡位置,拉簧的预应力力和测量对象相等和相反的信号。测量物体受到的力产生的变形量扩展spring皮带轮转动的时候。物体的运动方程可以表示为 。根据力平衡拉簧和钢丝绳,得到如下: 此刻的皮带轮转动,外力作用于对象方法如下: 因此,由此产生的运动方程形式表示如下: 的表达式给药 方程(5)可以简化为 在开始实验之前,主张应该对钢丝绳和拉簧实验期间保持紧缩。这个测试系统还模拟了静态和位移加载条件。当皮带轮的旋光角是固定的 、恒定外力作用于对象表示为 通过删除调整弹簧的张力,用位移加载方法,仅表示为对象的位移变化

图3显示了实验装置的设计图纸和图4显示了实验测试系统的照片。实验装置由一个伺服电机、水平振动台与固定钢架,皮带轮组和拉簧。之间的弹簧连接振动台和钢框架不仅可以弥补缺乏刚度的振动台也转换表,最初提供的振动环境,为测量对象之一。当弹簧张力下,水平振动台显示了一个往复运动与更大的振幅。摇动工作台的刚度可以通过简单地取代弹簧调整与不同的刚度。这个实验设备有两种加载模式:力和位移。它可以应用一个交变负载或振幅和频率的恒定负载在大范围可调。传统的电机可以用作电源只要运行速度是稳定的。实验设备相当小,容易拆卸。此外,该设备可以改装方便不同研究需要精度高。

加载模式改变了拉簧安装或删除。外部负载的振幅调整代替扩展spring的不同刚度或通过调整皮带轮上的幻灯片的位置。这也是实现钢丝绳的长度改变时通过改变皮带轮之间的水平间距和垂直高度和固定滑轮。谐波负载信号同频率的调整,可以满足各种实验的频率要求,从低到高。的振动台测试系统也可以作为实验对象。这是与电磁或电液伺服振动台,只能提供振动。

从这个实验测试系统获得的结果首次证实。数据5(一个)- - - - - -5 (d)显示力曲线和加速度曲线和相应的频率谱在四个操作条件下(不同的拉伸弹簧和总刚度),振动系统的频率从0.5到5赫兹(采样频率:204.8赫兹)。加速度和力信号通过传感器安装在振动台。这表明不存在高阶谐波的实际曲线在低频波形。在0.5 - 5赫兹的频率范围,特别是谐波曲线很光滑,它的精度满足预期的要求。波形迅速达到稳定状态,因为不可控因素和非线性参数的实验测试系统的问题几乎没有影响。

因为装载设备的移动与振动台振动测试系统的操作期间,需要进一步治疗的实验数据来确定等效的力量。图6显示了一个比较实际的等效力和计算值获得不同加载设备和拉簧。(平均等效构件等效部队不同运动频率下的均值)。在相同加载装置和拉簧,谐波负载的等效部队各种频率相对稳定。等效构件的最大误差在一定频率小于5%;因此,基本满足实验要求。

3所示。TLCD阻尼特性的分析

在一定频段,TLCD阻尼特性的相关参数必须进行调整,以实现良好的阻尼对主体结构的影响(即。较小的响应和更稳定的振动范围)。由于整体的特点和横断面几何图形TLCD,固有的非线性流体阻尼主要是由引起的水头损失的孔板,把肘部,,更是如此,粘性阻尼的振动台。因为它是复杂的单独计算阻尼的每一部分,TLCD的总水头损失系数通常是采用。根据(1),TLCD的阻尼特性主要反映在阻尼力项,它正比于速度的平方,表示为 。TLCD的阻尼特性的关键参数是水头损失系数 ,只有少数研究调查。发表的文献中,水头损失系数总是测量和分析非线性阻尼项后转化为等效阻尼或线性阻尼项。此外,水头损失系数之间的定量关系和其他参数的TLCD尚未为特征。这些问题将会在这里学习。

图7显示了实验装置的照片。前款所描述的大幅度加载系统是使用。此外,便携式数字振动计(刚才),这是安装在振动台和固定夹,可以测量轴的速度沿着TLCD与液柱catopter通过光和薄漂浮片或特殊反光材料。不同大小的分析孔板法兰,在中间的水平列TLCD,被用来改变孔板固定螺丝。

我们假设液体密度; ,液柱的轴向速度沿TLCD; ,在TLCD柱的直径; ,孔板的直径; ,液柱的总长度; ,液柱的横向长度; ,液体的运动粘度;和 ,TLCD液体运动的时期。无论自由表面的变化在液柱和墙的影响列,液体流动的流体阻力在振荡是使用这些参数描述:

九个变量中(10), , ,和选择独立变量。根据量纲分析,振荡流力转化为无量纲的形式 。因此,(10)是重新安排以下无量纲形式: 在(11),代表了孔板的开孔率; ,垂直和水平的形状液体列的总长度与TLCD的自然周期联系在一起;和 ,长度的比值之间的垂直和水平列,它反映TLCD的肘部的阻尼效应。 和 是流体的雷诺数和Keulegan-Carpenter号码,分别。

TLCD的水头损失系数主要是确定基于电阻振荡流力的一部分。实验是为了确定水头损失系数之间的关系和其他因素。加速度和位移的主要结构是由传感器安装在振动台。相当于谐波的主要结构的移动计算谐波张力由力传感器测量。TLCD的液柱的速度通过一个刚才测量速度的中心垂直液柱的液面。实验结果的水头损失系数TLCD获得通过使用能量法分析。

振动台的TLCD生成一个简谐运动由电机驱动。在大幅度加载系统中,能量损失是不可避免的;因此,它是一个非保守的系统。能源消费总量造成系统阻尼分为两个部分:内部流体的运动所造成的能源消耗TLCD, ,和能源消耗引起的粘性阻尼的振动台, 。总能量消耗在一个运动周期表示为

在这里,相当于谐波;此外,振动台的速度,通过集成加速度与时间。阻尼能耗造成的粘性阻尼的振动台表示为 在哪里 总质量和吗振动台的粘性阻尼比。粘性阻尼系数已经通过实验测量使用自由振动衰减的方法。液压振动台的阻尼值很低,所以粘性阻尼系数可以计算的 ,在那里位移振幅和吗是运动的位移振幅m期后。与实验数据的计算,这个振动台系统的粘性阻尼比是0.046(参数测试系统:= 76公斤;= 1180 N / m)。在一个运动周期,造成的能源消耗TLCD表示为 在哪里液体密度; ,液柱的截面;和 ,液柱表面的轴向速度。作为能源消耗的基本原则 因此,水头损失系数表示为

因此计算水头损失系数(16)。许多参数可以通过实验直接测量仪器。振动台的速度通过集成加速度。振动台的结构阻尼比是衡量自由振动衰减。实验数据的基础上,分析了回归方程。(数据采集仪器制造噪音和振动的中国东方研究所)。

调查振荡力之间的关系和无量纲计算,一系列的实验需要精心设计。均匀设计(44,45)指的是实验设计的方法,甚至认为测试点的分布是范围内的测试。通过使用这种方法,可以减少多因素实验的数量只记录一个数据表。实验数据的回归分析(例如,二次多项式回归分析)可以被应用。最后的最优设计方案TLCD将取决于讨论各种因素对实验的影响模型。

表1显示了一个实验性的计划根据均匀设计的基本原理。水头损失系数作为指标的回归分析。获得实验结果后,所有参数的因素应该归一化自己的价值范围内。获得的回归方程的二次多项式逐步回归分析表达如下:

基于二次多项式回归分析,得到了以下参数值:回归分析的价值,535.12;显著性水平, ;Durbin-Watson统计,2.28551390;相关系数调整后,= 0.9998。因为所有的统计指标满足基本要求建立回归分析模型,二次多项式回归方程可以应用。通过偏相关分析回归系数的相关性从而获得列表在表2。的值和远高于0.05;这表明既不应该被包括在后续的分析。换句话说,液柱的总长度之间的交互和雷诺数和水平长度之间的液柱和雷诺数对水头损失系数的影响很小。如表所示2、单因素如开放率 ,雷诺数 和水平液柱的长度(等)和某些交互之间的液柱的长度和Kc数 ,开盘价和Kc数 ,和打开率和液柱的横向长度显著影响水头损失系数。

确定的可靠性(17),五套实验参数与随机选择的不同组合。表3显示相应的水头损失系数得到二次多项式回归方程。水头损失系数计算回归方程在实验结果吻合良好。因此,二次多项式回归方程可以作为预测方程的实验参数范围内。

分析各种因素的影响在TLCD水头损失系数更准确地说,这些因素之间的相互作用也应该被认为是除了个人的主要影响因素。通过使用预测方程在实验参数范围内,参数组合的水头损失系数(例如,Kc number-total column-horizontal液液柱的长度,长度开放rate-Reynolds number-Kc号码,和总长度液体column-opening rate-horizontal液柱的长度)显示为一组数据的曲面8- - - - - -10。为便于分析,三组曲线反映任意两个因素的影响对水头损失系数得到通过保持恒定的另一个因素。根据回归方程的偏相关分析,其条款值远高于0.05,等(交互的开放率和雷诺数)和(交互雷诺数和液柱的横向长度),不考虑在以下分析。

图8显示了水头损失系数的函数Kc数,总长度的液柱和水平液柱的长度,与其它阻尼器参数保持不变(= 0.5,= 10191.9)。图8(一个)显示一个三维图的水头损失系数的函数液柱的总长度和Kc数-13.67 = 11.67。图8 (b)显示了水头损失系数的函数Kc号码和液柱的总长度= 12.67。图8 (c)显示的影响Kc液柱的数量和水平长度水头损失系数= 18.75。图8 (d)显示了水头损失系数的函数的总长度液柱对不同水平的液柱的长度= 7.0。图8 (b)表明,水头损失系数范围从14.55到38.7的共同作用下Kc数和液柱的总长度。如图8 (c)的相互作用下,Kc数和液柱的水平长度,水头损失系数从7.0到23.2不等。在图8 (d)从7.1到29.1,水头损失系数变化的共同作用下,液柱的总长度和水平。因此,Kc数的综合效应和液柱的总长度最大的影响水头损失系数。

图8 (b)表明,水头损失系数随不同的液柱Kc数和总长度。当液柱的总长度小于17.5,曲线随Kc数的增大而单调上升。在17.5和19.5之间,函数抛物线曲线的肢体延长上升和下降的肢体缩短Kc增加。19.5以上,水头损失系数减少单调的Kc数。在所有单调递减曲线,曲线和曲线的梯度之间的间距与液柱的总长度逐渐增加。相比之下,为单调递减曲线,曲线的梯度逐渐减小液柱的总长度。

图8 (c)表明,抛物线的顶点转向低Kc数。随着液柱的横向长度增加,下降的肢体缩短及其梯度减少,而增加肢体延长及其梯度增加。当水平液柱超过13日梯度的变化并不明显。

在图8 (d),液柱的总长度增加水头损失系数的抛物线的顶点水平液柱。此外,下行的抛物线的梯度减少,而提升抛物线增长的一部分。比较数据8 (c)和8 (d)表明,水头损失系数低当液柱的横向长度达到13.67,无论Kc数的影响或液柱的总长度。

一般来说,综合效应的Kc液柱的数量和总长度有大量对水头损失系数的影响。因为上述偏相关分析表明,其他两个因素的直接影响很小,有大量的交互对水头损失系数的影响。

图9显示了水头损失系数的函数打开率、雷诺数和Kc数,其它阻尼器参数保持不变(= 18.75,= 12.67)。图9(一个)显示一个三维图的水头损失系数雷诺数和Kc数的函数= 0.3,0.4,0.5,0.6。图9 (b)显示了不同的水头损失系数雷诺兹和Kc号码= 0.6。图9 (c)显示打开的影响率和水头损失系数与雷诺数= 8.5。图9 (d)显示了水头损失系数的函数Kc数不同的利率= 10191。

如图9 (b)Kc数增加时,曲线的顶点方法低雷诺数。在5.5到6.7范围,曲线的梯度是相似的。相比之下,Kc数超过7.3时,梯度上升的肢体增加而下降的肢体的减少。

如图9 (c)与开盘价,曲线之间的间距减少,而曲线的曲率和顶点几乎是相同的。关于分析如图9 (b)Kc = 8.5,曲线在图9 (b)是一样的开放率= 0.5图吗9 (c)。当Kc数变化从8.5到5.5在图9 (b)水头损失系数增加了37%,从24.0到32.9的Re = 9615。当打开率从0.5下降到0.4,如图9 (c)水头损失系数增加了87%,从24.0到44.9在同一点。这种比较表明,即使Kc数的增长率成为最大(即, ),Kc数的影响仍低于开盘价(增长率= )水头损失系数。因此,水头损失系数对开幕式更敏感率。

曲线的间距在图9 (d)在图的变化类似9 (c)。此外,该曲线的肢体缩短下降和上升的肢体延长随着开孔率的增加。比较数据9 (c)和9 (d)表明,在实验范围内的雷诺数,曲线间距图9 (c)仍然几乎不变,而在图9 (d)减少随着Kc数的增加。换句话说,水头损失系数的梯度变化的函数的雷诺数大于Kc数的函数。

图9因此表明,开盘汇率有更大的影响比其他因素对水头损失系数。在所有的双重组合如图9的综合效应,Kc数量和比例相对较大。然而,开放比例是这样的简单效应组合效应无法改变的单调递增趋势水头损失系数作为开幕式比的函数。

图10显示了水头损失系数的关系绘制对液柱的总长度,开放率,和水平液柱的长度,与其它阻尼器参数保持不变(= 10537,= 7.9)。图10 ()显示一个三维图的水头损失系数的函数的总长度液柱和水平液柱的长度= 0.3,0.4,0.5,0.6。图10 (b)显示了水头损失系数的函数打开率和液柱的横向长度= 109.5厘米。图10 (c)显示了影响液柱的总长度和比例的水头损失系数= 79.6厘米。图10 (d)显示了水头损失系数的函数的总长度液柱对不同水平的液柱的长度= 7.0(前款规定的讨论)。图10 (b)表明,不同长度的曲线水平液柱都单调下降,连续的梯度减少随着开放率增加。此外,同时开放比例,曲线的梯度随水平液柱的长度。类似于图10 (b)、图中所示的曲线的梯度10 (c)开幕式也减少比例增加,但速度更快。比较数据10 (b)和10 (c)显示,当开幕式比例很小,开放的综合效应比和液柱的横向长度主要影响水头损失系数。相反,当开幕式比大,开放的综合效应比和液柱的总长度占主导地位。此外,曲线间距图10 (c)减少的比例增加。

数据8- - - - - -10表明主要影响的比率大于其余两个因素。当开幕式比例大,开放的综合效应比和液柱的总长度变成主流的水头损失系数。当开幕式比例很小,开放的综合效应比例和水平液柱的长度有更大的影响力。

总之,开幕式比率影响最大水头损失系数相对于其他因素,如液柱的总长度,雷诺数,Kc数,和水平液柱的长度。此外,的主要影响雷诺数和水平长度液柱的第二大影响,而个体影响液柱的总长度和Kc数是最弱的。然而,合并后的影响在所有因素也影响了水头损失系数。综合效应的液柱的总长度和Kc数的比例和Kc数大大影响水头损失系数,特别是第一组合。在实验过程中,水头损失系数单调下降随着开放比例的增加,不管其他因素的影响。

4所示。验证地震载荷下的减排性能和快速设计策略TLCD水头损失系数

结构在随机荷载作用下的运动在实际工程需要压制。前一节中使用的测试系统的性能,这是配备了TLCD与不同的水头损失系数,通过数值分析验证structure-TLCD系统下一组记录的地震地面运动。如图11埃尔森特罗地震记录(1940)应用与峰值地面加速度作为输入激励信号(PGA) 0.348 g,第一个优势频率是1.1赫兹,近三千这个特定的激励下的动态响应之间的时间间隔是用来训练数据。参数测试系统是一样的这些部分3。结构和TLCD之间的质量比为5%。图12(一个)显示了时间的历史反应测试的结构由TLCD控制。振动的振幅得到快速傅里叶变换(FFT)如图12 (b)。结构位移在很大程度上减少了TLCD图12。TLCD与水头损失系数较小的值具有更高的缓解效果比大。水头损失系数的值有很大的影响的缓解效果。证实了TLCDs用于实际工程需要选择一个最优的水头损失系数。所以快速设计策略TLCD水头损失系数必须提出。

为了提出的快速设计策略TLCD水头损失系数也适应结构在地震荷载作用下,一些关键的参数应该进一步分析。图13显示位移比值的关系模式和不同的控制结构和控制结构 和 。对于这些比较分析,水头损失系数是不变的,2.5。测试TLCD的总长度。位移比的标准差的比值控制结构和控制结构的标准偏差。位移比的上升下降 ,当时的价值小于的吗 ,如图(13日)。规则是相反的更大价值 。是不值得改变液柱的总长度的对应于一个主要的频率。的评价水平液柱的长度,最好采用更大的值,如图13 (b)。每个关键参数测试的关系结构在地震荷载作用下也是一致的关系模式中4。

在实际工程项目中,水头损失系数应经常调整更有效地抑制主要结构的运动。因为水头损失系数是影响液柱的总长度,开放率,雷诺数,Kc数,和水平液柱的长度,这些因素之间的大量的组合和低效很难调整他们一个接一个。因此,指南需要快速调整水头损失系数在工作条件下设置为指定的值。在这里,我们提出一个快速TLCD的设计策略,设计了基于预测方程和水头损失系数的变化趋势。这种策略适用于抑制结构较低的运动频率和振幅。

为了获得所需的水头损失系数,每个0.1开幕式比的变化率都应该被视为一个单元水头损失系数的变化。不管其他因素的价值,水头损失系数会变成相应的时间间隔。因此,开放的要求比从一开始就应该保障。随后,根据每个因素的重要性,雷诺数或液柱的横向长度可以调整。因为影响液柱的总长度和Kc数主要是由于他们的综合效应而不是每个单独的行动,准确调整这两个因素是极其困难的。如果水头损失系数达到所需的值通过调整比例,雷诺数,液柱和水平长度,调整液柱的总长度和Kc数不是必需的。

5。结论

TLCD显示承诺应用浮动平台的运动抑制。在这项研究中,一个特定的振动测试系统对土地开发以满足海上浮动平台的需求较低的频率和振幅。TLCD的阻尼特性控制振动抑制的能力。各种因素对水头损失系数的影响研究运动的主要结构与低频率和振幅。得出了以下的结论:(1)大幅度运动模拟的振动测试系统,低频性能和大行程力(位移)控制设计和建造与简单的操作,且成本低。这个实验系统提供了很好的波形简单的谐波。0.5 - -1.5赫兹的低频范围内畸变小于0.5%。计算等效谐振力显示好的协议,获得实验结果与误差不到5%。(2)在已发表的研究中,非线性阻尼项,但不是最初的术语,分析了线性化。在这项研究中,非线性阻尼项和TLCD的水头损失系数计算基于TLCD之间的能量传递和主要结构。实验数据表位移、速度表,表加速度,等效谐振力和液柱的轴速度沿着TLCD被用于计算。(3)基于均匀设计的实验方法,提出了一种合理的、高效的实验项目,以确定的变化趋势TLCD的水头损失系数等相关参数的函数液柱的总长度,开放率,Kc数和雷诺数。预测方程得到基于提到的所有因素,其可靠性验证了随机实验测试的结果。(4)变化趋势的水头损失系数的函数获取的相关参数,按照分析的预测方程。单因素影响的水头损失系数、孔为主的开幕式比,而液柱的雷诺数和水平长度显示下一个最强的影响。虽然液柱的总长度和Kc号码显示最弱的单因素对水头损失系数的影响,这两个因素的综合效应明显。此外,开放的综合效应比和Kc数也突出。(5)快速设计战略TLCD水头损失系数提出了基于水头损失系数的变化以及TLCD-related参数的变化。这个策略被证明是非常方便和有效的快速调整到指定的水头损失系数值有效的振动抑制。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者想表达自己的感激之情的金融支持国家青年自然科学基金(批准号5160916)和上海交通大学的国家重点实验室基础(批准号1502)。