[發明專利]一種擺式電渦流TMD磁路構造設計方法及裝置

有效

• 申請號: 201710138957.6
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106777841B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 汪志昊;田文文;王浩;郜輝;張正亞;高郁斌;靖金亮;馬逵;汪志華;王麗娟;錢曉軍;朱倩
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 李偉

本發明屬于結構振動控制技術領域，具體涉及一種擺式電渦流TMD磁路構造設計方法及裝置，設計方法包括：確定電渦流TMD設計參數；計算電渦流阻尼器等效阻尼系數目標值；確定矩形永磁體型號與尺寸；設計由塊永磁體構成的電渦流阻尼器基準單元；計算電渦流阻尼器基準單元的等效粘滯阻尼系數c_J；確定電渦流阻尼器基準單元的數量n＝c_TMD/c_J，即永磁體總數量為4n。本發明顯著提高了電渦流阻尼的耗能效率，降低阻尼材料的使用量和成本費，與現有技術的某大型擺式電渦流TMD在位移較小范圍內時，采用8mm厚銅板和1800塊永磁體，使其阻尼比達到了4.5％相比，本發明僅使用40塊永磁體即可達到7.81％阻尼比，大大降低了永磁體使用數量；運用本發明能夠快速精確的設計出耗能效率較好，滿足要求的擺式電渦流TMD。

技術領域

本發明屬于結構振動控制技術領域，具體涉及一種擺式電渦流TMD磁路構造及設計方法。

背景技術

超高層建筑在風荷載作用下容易發生大幅度振動導致舒適度問題，為了提高該類結構的風振舒適度，許多超高層建筑已采用大型擺式調諧質量阻尼器(TMD)減振。大型擺式TMD阻尼元件多采用液體粘滯阻尼器，但該類阻尼器粘性流體隨著時間的推移可能會存在泄漏、阻尼參數后期調節困難、內部熱量不易耗散、長期性能難以保障等不足。電渦流阻尼作為替代方案可以解決這一問題。

根據擺式電渦流TMD阻尼比的計算公式可知，為滿足大型工程結構所要求阻尼比，擺式電渦流TMD需要產生較大的阻尼力。如上海中心大廈已成功采用大型擺式電渦流TMD作為其吸能減振裝置，TMD質量塊為1000t，設計頻率為0.111Hz，計算擺長為20.6m。然而，對擺式電渦流TMD最優磁路構造并未有相關報道與明確結論。

公告號為CN 103132628A的“擺式電渦流調諧質量阻尼器裝置”專利公開了一種阻尼調節范圍大的擺式電渦流TMD，該發明永磁體N極S極在同一工作面上間隔排列，一個S極向外的永磁體旁邊為一個磁極相反的永磁體，永磁體尺寸和厚度根據磁能量的需求確定，銅板和導磁鐵板的尺寸和厚度根據磁能量的需求和TMD整體阻尼比確定。但未能明確永磁體最優排列方式，以及銅板和鐵板最優厚度。

公告號為CN 203784189U的“懸吊式電渦流調諧質量阻尼器裝置”專利公開了一種阻尼調節簡便的懸吊式電渦流TMD。該發明通過升降支撐桿來調節銅板與永磁體的匹配位置，進而調節阻尼系數，通過加減導磁鐵板可以調節鐵板厚度，但鐵板最優厚度未進行說明，銅板厚度和永磁體最優排列方式也未進行說明。因此，精確調節到所需阻尼比存在一定困難。

公告號為CN 104372870A的“一種擺式電渦流調諧質量阻尼器減振控制裝置”專利公開了一種阻尼系數調節方式簡單便捷的擺式電渦流TMD。該發明電渦流阻尼系統由永磁體、永磁體安裝板和導體板構成，通過改變永磁體數量、或改變永磁體安裝板厚度、或改變導體板厚度對阻尼系數進行調節。但該發明未能明確永磁體排列方式，導體板厚度等參數設計也未見說明。

公告號為CN 105138798A的“一種實現結構減振的擺式電渦流調諧質量阻尼器及方法”專利公開一種質量塊運動狀態穩定、頻率調節范圍大的擺式電渦流TMD。該發明通過改變渦流板與永磁體的間距使得阻尼器的阻尼比實現無級調節，永磁體按照擺動方向上磁極交替變化的規則進行設置，但是對永磁體最優排列方式以及如何達到最優均未見說明，也未明確渦流板厚度取值。

綜上可以看出，有必要對擺式電渦流TMD所需的電渦流阻尼器組件的最優磁路進行研發，使擺式電渦流TMD耗能效率達到最優。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的擺式電渦流TMD耗能效率低的問題和不足，提供一種擺式電渦流TMD磁路構造及設計方法及裝置。

本發明的技術方案是：一種擺式電渦流TMD磁路構造的設計方法，具體包括以下步驟：

確定電渦流TMD設計參數：質量m、振動頻率f與阻尼比ζ；